专利名称：分布式光纤温度传感系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤温度测量设备，特别涉及一种高空间分辨力分布式的光 纤温度传感系统。
背景技术：
近年来，分布式光纤温度传感系统得到了很快的发展，其测温精度和测量距离基 本上能满足大部分工程实用化的需求。但是，分布式光纤温度传感系统的空间分辨力(空 间采样点的间隔距离，距离越小空间分辨力越高)仍然受到限制，空间分辨力主要取决于 模数转换器的信号采样频率。对于IOOMHz的采样频率，空间分辨力为1米。为提高空间分 辨力，传统的办法是将采样频率提高，比如增加到400MHz，此时空间分辨力缩短到0. 25米， 但是高速AD转换器的成本高昂，电路制备复杂。分布式光纤温度传感系统中，背向散射反Mokes Raman(ASR)和 StokesRaman(SR)经过光波长分离器件分离后，由于传播路径不同到达光电探测器的时间 不同，这样，会造成传感光纤上同一点反射的ASR和SR散射光到达探测器的时间不同，如果 采样时钟相位相同，会导致同一时刻采集的ASR，SR信号对应于空间不同的点，分布式光纤 温度传感系统由ASR和SR的比求出温度的变化，ASR，SR信号不对齐必然会导致测温系统的 空间分辨率下降以及温度偏差，甚至出现和实际温度相反的情况。传统的解决办法是通过 加入不同长度的匹配光纤使ASR，SR通道光纤长度保持一致，这种办法操作起来比较复杂， 而且很难精确补偿长度的差别。发明内容本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单，成本低廉，且 测量准确度高的高空间分辨力分布式光纤温度传感系统。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种分布式光纤温度传感 系统，包括激光器模块，与激光器模块相连的光波长分离模块，与光波长分离模块输出端相 连的传感光纤，与光波长分离模块输出端相连的ASR光探测器和SR光探测器，及ASR模数 转换器和SR模数转换器，其特征在于还包括一个时钟产生器，所述的时钟产生器发出与 系统基准时钟不同相位偏移的时钟信号或脉冲信号；该时钟产生器分别与ASR模数转换器 和SR模数转换器、激光器模块及数据处理单元相连；所述的时钟信号控制ASR模数转换器 或SR模数转换器进行数据采集；所述的脉冲信号控制激光器模块。所述的时钟产生器为相位可设置的模数转换时钟源。本实用新型提供的高空间分辨力分布式光纤温度传感系统，通过采集多组数据， 每组数据对应的空间采样点相对偏移一小段空间距离的办法来实现。空间采样点相对偏移 一小段空间距离通过时钟产生器产生相对于基准时钟的不同相位偏移的ASR，SR时钟信号 分别控制ASR，SR模数转换器进行数据采集来实现，或者通过时钟产生器产生相对于基准 时钟的不同相位偏移的激光器触发脉冲来实现。[0008]由于本实用新型在ASR、SR对应的采集模块和信号处理模块间添加一时钟产生 器，它为相位可设置的模数转换时钟源，该项技术方案的采用，在不改变采样信号频率的条 件下，通过时钟产生器产生相对于基准时钟的不同相位偏移的方法，使空间采样点相对偏 移一小段空间距离，该相对偏移的一小段距离为系统新的空间分辨力，相位偏移越小，空间 分辨力就越高，从而实现了在采样频率不变的条件下，通过相位偏移达到空间分辨力提高 的目的。与现有技术相比，由于本实用新型技术方案所采用相位的改变比采样频率的提高 容易得多，因此，本实用新型的技术方案具有简单易行，成本低的优点，而且SR，ASR通道的 时间差也可以通过采用时钟的相位差来精确补偿，保证了测量的准确度。
图1是本实用新型实施例提供的一种高空间分辨力分布式光纤温度传感系统的 结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的一种高空间分辨力分布式光纤温度传感系统中 时钟产生器的ASR，SR时钟相位示意图；其中1、传感光纤；2、波长分离模块；3和4、光纤；5和6、光探测器；7和8、模数转 换器；9和10、时钟信号；11、时钟产生器；12、数据处理单元；13、激光器模块。
具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。实施例一参见图1所示，本实施例提供的一种高空间分辨力分布式光纤温度传 感系统，激光器模块13在时钟产生器11产生的时钟信号控制下，发出一束脉冲激光，脉冲 激光通过波长分离模块2输入到传感光纤1，传感光纤1反射回来的散射光通过波长分离模 块2分解成不同波长的ASR和SR信号通过光纤3，4进入ASR，SR光探测器5和6，由与之 相连的ASR，SR模数转换器7和8转换成数字信号送到数据处理单元12计算得出温度沿光 纤的分布曲线。参见图2所示，时钟产生器11可以输出不同相位偏移的时钟信号。图2中，CLK_ ASR为ASR采样时钟，CLK_SR为SR采样时钟。在本实施例中，模数转换器7，8的信号采样频率为100MHz，时钟周期为10ns，对应 空间采样点的间隔距离为1米，时钟产生器11产生不同的采样时钟，使得ASR，SR时钟信号 9，10相对于系统基准时钟分别偏离0，1，2，3，4，5，6，7，8，9如，模数转换器7，8采样10组数 据并送到数据处理单元12计算温度，由于Ins对应于空间上的采样点偏离0. 1米的距离， 若Ons相位偏移时采样的数据组对应的空间点距离为0，1，2，3,4……米，偏移Ins时采样的 数据组对应的空间点距离偏移了 0. 1米，对应的空间点距离为0. 1，1. 1,2. 1,3. 1,4. 1…… 米，偏移2ns时采样的数据组对应的空间点距离偏移了 0. 2米，对应的空间点距离为0. 2， 1.2,2.2,3.2,4.2……米，将10组数据组合在一起，就可以得到空间距离为0,0. 1,0.2, 0.3,0.4……米的数据，空间采样点的间隔距离为0. 1米，也就是空间分辨力提高到0. 1米。通过改变ASR，SR采样时钟信号的相位差，还可以实现ASR，SR信号在时间上的对 齐。对于IOOMHz的采用频率，1米整数倍的通道长度差可以采用软件控制的办法，将采集4到的数据互相错开几个时钟周期就可以对齐。对于小于1米的长度差通过采样时钟信号不 同的相位偏移解决。由于光在光纤中传输速度为hl08m/S，也就是0. 2m/ns，如果图1中SR 通道光纤长度比ASR通道长0. lm，那么在时间上SR信号迟于ASR信号Ins到达，通过调节 时钟产生器时钟采样相位，使得SR采样时钟相对ASR采样时钟延迟1ns，就可以保证数据处 理单元得到的SR和ASR信号为传感光纤上同一点的反射值，反之如果SR通道光纤长度比 ASR通道短0. lm，可以使SR采样时钟相对ASR采样时钟超前Ins解决，具体时钟相位关系 于图2所示。由于相位的偏移值可以很小，光纤长度差别可以精确补偿。 本实用新型通过时钟产生器产生相对于基准时钟的不同相位偏移使空间采样点 相对偏移一小段空间距离的办法来提高空间分辨力，相比于提高采用频率的方案达到了低 成本，控制简单的目的，该方法同时用于ASR，SR信号时间上的精确对齐。
权利要求1.一种分布式光纤温度传感系统，包括激光器模块，与激光器模块相连的光波长分离 模块，与光波长分离模块输出端相连的传感光纤，与光波长分离模块输出端相连的ASR光 探测器和SR光探测器，及ASR模数转换器和SR模数转换器，其特征在于还包括一个时钟 产生器，所述的时钟产生器发出与系统基准时钟不同相位偏移的时钟信号或脉冲信号；该 时钟产生器分别与ASR模数转换器和SR模数转换器、激光器模块及数据处理单元相连；所 述的时钟信号控制ASR模数转换器或SR模数转换器进行数据采集；所述的脉冲信号控制激 光器模块。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤温度传感系统，其特征在于所述的时钟产 生器为相位可设置的模数转换时钟源。
专利摘要本实用新型公开了一种分布式光纤温度传感系统，包括激光器模块，与激光器模块相连的光波长分离模块，与光波长分离模块输出端相连的传感光纤，与光波长分离模块输出端相连的ASR光探测器和SR光探测器，及ASR模数转换器和SR模数转换器，一个时钟产生器与ASR，SR模数转换器相连，并与激光器和数据处理单元相连。该时钟产生器产生相对于基准时钟不同相位偏移的ASR，SR时钟信号或者激光器触发脉冲信号，使得空间采样点偏移一小段距离从而获得高的空间分辨力，相比于通过提高采样频率增加空间分辨力的方法，本实用新型具有简单易行，成本低的优点。
文档编号G01K11/32GK201828355SQ20102054419
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者刘进, 姜明武, 陈志标 申请人:苏州光格设备有限公司