[实用新型]分布式光纤测温装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分布式光纤测温装置，特别涉及一种基于嵌入式系统的分布式光纤测温装置。

背景技术

自20世纪80年代中期英国研发出全分布式光纤拉曼温度传感器以来，全分布式光纤拉曼温度传感器技术日趋成熟，国内外已有各种类型的全分布式光纤传感器产品，并开始嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、煤矿、油气管道等各种设施中。

以下简述分布式光纤测温原理：脉冲激光光源发出的激光脉冲进入待测量的光纤后产生拉曼散射，其背向拉曼散射光子返回至分光器，经分光器分离出斯托克斯光和反斯托克斯光，再由放大电路分别放大这两个弱信号，经采样电路采样后汇总到处理器解调出温度信息。其中反斯托克斯光对温度更为敏感，作为温度传感信息，而斯托克斯光可作为参考信息。通常，温度的基准是采用内置的一段长度为数百米的参考光纤来获取的，在参考光纤处增加普通温度传感器实时得到当前实际温度值，再比对计算理论值从而消除由于光源功率波动、放大电路离散差异以及分光过程中引起的差异等影响温度稳定性的因素。对于不同的光缆，在实际应用时还需外部标定，选取一定长度的外部光缆分别置于不同温度下进行修正，获得修正系数，从而消除由于光缆的差异所带来的温度计算误差。

目前，国内外现有的分布式光纤测温装置（DTS）有两种模式：其一，装置内带工控机主板，外接显示器，成为独立的感温系统；其二，装置内只有嵌入式系统，数据简单处理后上传至主控服务器进行后续处理。这两种模式都有其不足之处，前者设备体积较大，不利集成，功耗也较大；后者无显示输出，参数需通过远程传输来设置，本地操作不便。另外为达到理想的空间分辨率，一般采用外购高速采集卡，成本很高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中分布式光纤测温装置体积较大、不利于集成及功耗也较大的缺陷，提供一种既降低功耗又减少装置尺寸的分布式光纤测温装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种分布式光纤测温装置，其包括一放大电路和一采集电路，其特点在于，该分布式光纤测温装置还包括一ARM（Advanced RISC Machines，既可认为是一个公司的名字，也可认为是对一类微处理器的统称）微处理器，该ARM微处理器和该采集电路相连接，且该ARM微处理器设在一嵌入式主板上，该放大电路和该采集电路均集成在一采样主板上。

较佳地，该分布式光纤测温装置还包括一波分复用器，该放大电路包括依次相连接的一用于将该波分复用器传输来的光信号转换为电信号的光电接收管、一第一放大器、一第一镜像电流源、一第二放大器、一第二镜像电流源、一第三放大器和一用于将电信号转换为差分信号的差分放大器。

在本方案中，该电信号依次流经该第一放大器、该第一镜像电流源、该第二放大器、该第二镜像电流源和该第三放大器，并由该差分放大器将放大后的该电信号转换为差分信号。

较佳地，该光电接收管为一APD（雪崩光电二极管）。

较佳地，该采集电路包括一用于将该差分信号转换为数字信号的ADC芯片（模数转换芯片）和一用于采集该数字信号的FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）。

较佳地，该分布式光纤测温装置还包括一与该FPGA相连接的DAC芯片（数模转换芯片）、分别与该DAC芯片相连接的一第一运算放大器和一第二运算放大器，该第一运算放大器与该第一放大器的负输入端相连接，该第二运算放大器与该第二放大器的负输入端相连接；

该FPGA用于控制该DAC芯片输出电平分别至该第一运算放大器和该第二运算放大器，该第一运算放大器用于将放大后的电平信号输出至该第一放大器的负输入端，该第二运算放大器用于将放大后的电平信号输出至该第二放大器的负输入端。

本方案利用该FPGA控制该DAC芯片输出一个电平，然后给运算放大器，将放大后的信号输出给信号放大器的负输入端，以达到调控共模电平的效果。

较佳地，该分布式光纤测温装置还包括一显示器。该显示器带有7寸液晶显示屏，能实时显示运行的数据，并能在用户界面输入运行参数。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：