[发明专利]矿用本安型DTS系统、脉冲光源、APD模块的启动系统及方法

说明书

本公开提供了一种矿用本安型DTS系统、脉冲光源、APD模块的启动系统及方法，包括：设置于脉冲光源内部的数字温度传感器，其用于实时检测脉冲光源所处环境的实际温度；通过双向温控单元与激光器相连的单片机，其用于根据脉冲光源所处环境的实际温度以及激光器的设定工作温度按照分层递进的方式设置激光器的目标工作温度，使激光器的目标工作温度逐渐逼近设定值，直至激光器的最终工作温度达到设定工作温度。本公开大幅度减小了启动冲击电流，使本安电源启动脉冲光源及APD模块可行。

技术领域

本公开涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种矿用本安型DTS系统、脉冲光源、APD模块的启动系统及方法。

背景技术

光纤分布式测温技术DTS(Distributed Temperature Sensing)目前已在煤矿井下采空区温度监测、皮带机和托辊温度监测，动力电缆沿线温度监测等方面得到广泛应用，但因DTS系统内核心元器件功耗高，冲击电流大，在煤矿行业的产品绝大多数都是隔爆兼本安型的，即用外部交流供电。从DTS设备的组装、安装、不间断运行等方面考虑，本安型DTS设备是大方向和必由之路，但局限于本安电源自身输出功率较小、过流保护敏感的特点，挑战很大，尤其是内部带有半导体温控器的设备比如脉冲光源和雪崩光电二极管APD(Avalanche Photonic Detector)模块，格外困难。

脉冲光源内部有2个激光器，每一个都有自己的设定工作温度；恒温型雪崩光电二极管APD模块中为保持增益稳定，光电二极管也具有自己的设定工作温度，就发明人所知，目前温控电路绝大多数都是采用帕尔贴半导体制冷器的方法来控制工作温度，半导体温控器的优点是双向温控，即当环境温度高于设置温度时可以加热，反之则制冷，缺点则是当环境温度与设置温度的差值较大时，工作电流较大；而本安电源的特点是一输出电流(功率)有限，二是过流保护非常敏感，以达到输出本质安全的要求，从而导致了本安电源无法启动脉冲光源和APD模块这一类需要双向温控的设备。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种矿用本安型DTS系统、脉冲光源、APD模块的启动系统及方法，该方法通过读取实时环境温度，然后与设定温度相比较，逐次逼近设置温度，来减小冲击电流，以使本安电源可以顺利启动此类负载。

本公开鉴于帕尔贴半导体温控器加热效率明显高于制冷效率，以及激光器本身的效率问题，提出在保证脉冲光源正常工作的情况下明显提高其工作温度点至35度或更高(常规的设置为25度)。

本公开对于双向温控集成电路，通过适当增大电流采样电阻的方式减小冲击电流，通过适当增加SS(soft start)软启动引脚(如果有的话)的外接电容来增加缓启动时间。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：

一种用于矿用本安型DTS系统的脉冲光源的启动系统，包括：

设置于脉冲光源内部的数字温度传感器，其用于实时检测脉冲光源所处环境的实际温度；

通过双向温控单元与激光器相连的单片机，其用于根据脉冲光源所处环境的实际温度以及激光器的设定工作温度按照分层递进的方式设置激光器的目标工作温度，使激光器的目标工作温度逐渐逼近设定值，直至激光器的最终工作温度达到设定工作温度。

进一步的，所述数字温度传感器可替换为由热敏电阻构成的电桥。

进一步的，所述双向温控单元包括第一双向温控单元和第二双向温控单元，所述第一双向温控单元和第二双向温控单元为数字接口调节，以便于所述单片机通过第一数字模拟转换器与第一双向温控单元的输入端相连，通过第二数字模拟转换器与第二双向温控单元的输入端相连。

进一步的，所述第一双向温控单元输出端与种子激光器相连，所述第二双向温控单元的输出端与泵浦激光器相连。