[发明专利]基于labview的光纤光栅阵列传感测温装置及测温方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤测温装置，尤其涉及一种基于labview平台的光纤光栅阵列传感测温装置及其测温方法。

背景技术

光纤光栅传感系统具备传统电传感器所没有的优点，如灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐烛、绝缘性好等。在生产生活中，原油储罐的温度监测、大型输电变电站开关柜内部的温度检测和森林火灾预警等方面，其工作环境对温度监测系统要求苛刻，监测系统需24小时运行，材质绝缘且稳定性高，光纤光栅温度传感器具有较高的解调精度，同时其体积小，不带电等优点满足实际需求，在易燃易爆的恶劣环境中具有广泛的应用。

目前，常见的光学传感测温方式有BOTDR光纤传感监测法，F-P腔传感器监测法，红外测温监测法等。

BOTDR光纤传感监测法是基于布里渊散射原理，结合OTDR探测技术的光纤传感器。通过探测布里渊后向散射光，分析布里渊频移从而获知温度变化量。该结构简单，易构成分布式，应用领域广泛，但系统信号强度非常微弱，温度分辨率不高，无法实现对小范围温度变化的有效测量。

F-P腔传感器工作原理为外界物理参量作用于F-P腔，表现为F-P腔腔长大小的改变，使得两束接收光的光程差发生变化，从而解调出外界温度的变化。F-P传感器对温度的灵敏度远低于应变对其影响，温度、应力交叉敏感问题是其最大的困扰，实际应用过程中很难消除应力因素带来的影响。

红外测温法常用红外测温枪或红外热成像仪。它们属于非接触式设备，可进行远距离测量，近年应用越来越广泛。但它们体积大，不适用于易燃易爆环境中，此外红外测温枪只能采集某一时刻温度，无法实现温度数据的实时采集。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于labview平台的光纤光栅阵列传感测温装置及其测温方法，它具有操作简单，参数设置灵活，阈值告警及数据保存更加精确简洁的优点。

本发明是这样来实现的，上位机传感测温系统以Labview开发的上位机软件为基础，结合外部光栅温度传感器及解调设备，最终实现整个装置的测温功能。该系统界面友好，操作简单，参数设置灵活，阈值告警及数据保存更加精确简洁，满足工业生活中对温度测量的需求。

本发明技术方案如下：一种基于labview平台的光纤光栅阵列传感测温装置，由上位机传感测温系统和外部测温装置构成，其特征在于：所述的上位机传感测温系统为labview程序，包括控制界面模块，功能显示模块，阈值告警模块以及数据自动存储模块。

控制界面模块包括光栅温度标定参数输入、阈值温度输入、处理方式选项、光开关选项、开始/关闭按钮；

功能显示模块包括光栅—温度动态显示图、传感光谱光功率—波长动态显示图、峰值信息显示窗口、光栅阵列温度显示窗口；

阈值告警模块包括阈值指示灯、蜂鸣告警触发、告警状态开启/关闭按钮；

自动存储模块包括自动创建存储路径，定时存储和告警存储两种模式选择以及模式间自动切换；

外部测温结构由光源、光纤光栅阵列、光环形器、体光栅解调模块构成；

将ASE光源连接光环行器第一端口；光环行器第二端口与放置不同测温点的光栅阵列相连，光环行器第三端口与体光栅解调模块内的体光栅相连，体光栅解调模块还包括控制电路和DSP，体光栅通过控制电路连接DSP，DSP采集后数据通过USB端口传至上位机，通过上位机内的上位机操作系统处理数据。

控制界面模块中光栅温度定标方法避免了光栅中心波长受环境因素的影响，大大提高了传感数据解调精度。光栅的标定参数包括标定波长、标定温度、标定系数，可根据需求修改各光栅的标定参数，只需单击参数值输入即可；阈值温度输入可根据需求灵活设置不同位置光栅温度的告警阈值，方便实现不同环境要求下对温度的控制。

功能显示模块中光栅—温度动态显示图为点线连接，相邻光栅的温度值彼此相连，实时显示每一光栅的温度变化，从而解调出不同位置的瞬时温度值；传感光谱光功率—波长动态显示图直观显示光栅反射谱不同波长的光强信息，同时可在峰值信息显示窗口读出相应峰值信息，辅助排查光栅测温点可能出现的故障。

阈值告警模块可对多路传感温度实时监控，对应每一温度值的告警灯实时显示瞬时工作状态，同时开启/关闭按钮在系统终端完成对告警状态的控制，进一步提高了系统的灵活性。

存储分为定时存储与触发存储两种模式，通过对告警状态的判断实现两种模式间自动切换，避免了数据存储冗余，同时使得告警数据更加直观，方便查阅。界面运行中以“年-月”格式自动创建存储路径，在此路径下以日期为文件名每天新建一个存储文件，文件通过Excel打开分析查看。