[发明专利]远距离光纤光栅传感变送装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感系统技术领域，具体涉及到用光纤光栅对外界待测信息，如压力、温度等，进行多点分布式检测并被远距离变换、传送的装置。

背景技术

光纤光栅作为智能化结构的传感、测量器件，具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、易集成、结构简单等优点，可以埋覆在被测物体和材料内部对压强、温度、应力、管道变形应变、流速、流量、粘度等物理量进行检测。自从20世纪70年代问世以来，受到国内外的普遍关注。由于光纤光栅传感是将待测量信息调制到其窄线宽反射光的波长上，那么如何将所产生的波长信号完整的、不失真的传送到解调系统是本发明的核心任务。

多年来，光纤光栅传感设备的发展一直依赖于稳定的、宽带宽、高功率的放大自发辐射光源为基础。随着多点分布式传感技术发展以及长距离传输系统的需要，利用光源经过耦合器给传感器提供宽带光源的方法已经不能满足实际应用中的需要，这种传统模式把传感器和光源分开使用，其主要缺点为光源和传感器间要经过几级耦合器，使得光源的输出功率成级数降低，到达光纤光栅传感器的光能量很少；其次，所产生的光信号信噪比低，噪声干扰严重；另外，在长距离光信号传输过程中需要多个中继放大器，因而大大增加了整个系统的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述光纤光栅传感设备的缺点，提供一种信噪比高、功率大、检测范围宽、分辨率和测量精度高、传输距离长、可靠性好、生产成本低的远距离光纤光栅传感变送装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在安装板的上部从左到右依次设置有光纤端面匹配液容器、光纤光栅传感器阵列、波分复用器、掺铒光纤、光隔离器，匹配液容器内装有光纤端面匹配液，光纤光栅传感器阵列的一端设置在匹配液容器内的光纤端面匹配液内、另一端用光纤与波分复用器的一输入端连接，安装板的下部设置有泵浦激光器，泵浦激光器的输出端用光纤与波分复用器的另一输入端连接，波分复用器的输出端用光纤与掺铒光纤的一端连接，掺铒光纤另一端用光纤与光隔离器的一端连接。

本发明的光纤光栅传感器阵列是m行×n列个光纤光栅传感器阵列，其中1≤m≤20、1≤n≤20的自然数，m×n为小于等于20的自然数。

本发明的光纤光栅传感器阵列最佳为5行×4列个光纤光栅传感器阵列。

本发明的波分复用器的波长为980/1550nm。

本发明与现有的光纤光栅传感设备相比，采用了光纤光栅传感器阵列，提高了分辨率、测量精度和可靠性，信号功率以及信噪比提高了一个数量级，使得信号实现长距离无中继传输，传输功率为20mW，稳定性可达0.01dBm，测量带宽达40nm，覆盖C波段，并可同时探测多路信号，便于变送分布式、大范围光信号，降低了生产成本。本发明具有信噪比高、检测范围宽、分辨率和测量精度高、传输距离长、可靠性好、生产成本低等优点，可用于远距离检测油气管道内的温度、压力、管道变形应变。

附图说明

图1是发明一个实施例的结构示意图。

图2是用本发明在庆咸输油管线口镇阀室测得石油温度、压力、管道变形应变、温度补偿所对应的光谱图。

图3是用本发明在距庆咸输油管线口镇阀室43.57km测得石油温度、压力、管道变形应变、温度补偿所对应的光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实施例的远距离光纤光栅传感变送装置由光纤端面匹配容器1、光纤光栅传感器阵列2、波分复用器3、掺铒光纤4、光隔离器5、泵浦激光器6、安装板7联接构成。

在安装板7的上部左侧固定有一个光纤端面匹配液容器1，光纤端面匹配液容器1内装有光纤端面匹配液，光纤端面匹配液为市场上销售的商品，由IndustrialFiber Optics公司销售。光纤端面匹配液用于减小和防止光纤端面对光的反射。在安装板7上光纤端面匹配液容器1的右侧安装有光纤光栅传感器阵列2。