專利名稱：一種基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖測溫的技術領域，具體涉及一種基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法。
背景技術：
目前易燃易爆物品的溫度測量或者需要現(xiàn)場去測，這樣導致了測量人員的安全成為了問題，另外全方位實時的問題也沒有解決；或者需要一般的溫度傳感器進行測量，但是這樣仍然存在很嚴重的問題，一般的傳感器在高腐蝕或者電磁場作用下會失去效果，而且對于油罐這種大型結構也很難保證對其的全方位測量。而光纖光柵溫度傳感器則可以滿 足以上要求，因此設計出一種抗干擾并且能夠構建傳感網(wǎng)絡的光纖光柵溫度傳感器成為必須。光纖光柵是20世紀90年代發(fā)展起來的新型光電子器件，經(jīng)過10多年的發(fā)展，光纖光柵的制作技術日趨成熟，系統(tǒng)應用不斷拓展。由于光纖光柵的敏感變化參量為光的波長，與其他光纖傳感器相比，它有許多獨特的優(yōu)勢，例如在一根光纖上可串接多個光柵傳感器或在一根光纖上可以同時刻多個光柵，單獨尋址；抗電磁干擾能力強；不受光源、傳輸線路損耗等因素所引起的對光強度變化的干擾；體積小，可以置于結構內(nèi)；它的測量是絕對值，不需要校零；靈敏度高；抗潮濕、抗腐蝕能力強，可以在惡劣環(huán)境中長期使用。光纖光柵在測量易燃易爆溫度方面的專利很少，現(xiàn)有中國專利CN201020003923.X “氣體光譜吸收盒與溫控光柵聯(lián)合光纖光柵火災報警系統(tǒng)”，由于其采用F-P波長解調(diào)技術，而F-P腔部件需要高速移動，因此壽命有限，而且雖然多通道同時掃描，但是無法同時獲取一個波段的數(shù)據(jù)；中國專利CN201020695728.8 “一種強度編碼型光纖光柵溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)”利用發(fā)射率梯度變化而發(fā)射波長相同的光纖光柵溫度傳感器，通過可調(diào)諧濾波器濾波掃描，監(jiān)測溫度的變化，但是其結構復雜、靈敏度不高，抗震性也不行；中國專利CN200520034822. 8 “光纖光柵溫度感應報警裝置”傳感光柵與參考光柵進行比較，給出溫度報警信息但同樣也是監(jiān)測精度不高，抗震性不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服已有的技術局限，將光纖光柵傳感器引入溫度測量領域，提供了一種易燃易爆物品溫度檢測的基于體相位光柵解調(diào)的光纖光柵傳感器的方案，該系統(tǒng)具有濾波帶寬寬、信噪比高、信道串擾小、壽命長、檢測精度高、靈敏度高、不受電磁干擾、電氣絕緣好、耐腐蝕、無電火花、抗震性好的特點。本發(fā)明采用的技術方案為一種基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法，該方法包括如下步驟(I)、傳感步驟將光纖光柵溫度傳感器通過膠帶粘貼于易燃易爆物品關鍵位置，傳感系統(tǒng)輸入量為易燃易爆物品的溫度變化量，溫度的變化量對光纖光柵溫度傳感器進行波長調(diào)制；(2)、解調(diào)步驟光纖光柵溫度傳感器輸出的經(jīng)過調(diào)制的光信號進入準直透鏡，經(jīng)準直透鏡準直后輸出的平行光信號進入全息體相位光柵，由于多波長的光產(chǎn)生衍射色散，輸入到全息體相位光柵的不同波長的光被全息體相位光柵分開并形成衍射帶，這些衍射帶最后通過聚光透鏡聚焦照射在光電探測器的不同位置上，這時不同波長的光信號被探測并被轉換成電信號，電信號經(jīng)過電處理單元處理后輸出易燃易爆物品的溫度。所述易燃易爆物品通過膠帶與光纖光柵溫度傳感器相連接，從而基本上消除了應變對光纖光柵溫度傳感器的影響，易燃易爆物品的溫度變化量也即認為是光纖光柵溫度傳感器的溫度變化量，該溫度變化量調(diào)制光纖光柵傳感器的反射中心波長。所述光纖光柵溫度傳感器是一種能夠敏感溫度改變的光纖布拉格光柵，其反射光的中心波長的變化量與其所在環(huán)境的溫度變化線性相關。 本發(fā)明和現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于I、相比于傳統(tǒng)溫度檢測方法，本發(fā)明能夠實現(xiàn)實時的溫度顯示，并且具有較高的測量精度。2、相比于光纖光柵其它的解調(diào)方法，本發(fā)明在震動的平臺上仍然具有較高的測量精度，而其它解調(diào)方法測量結果出現(xiàn)很大偏差。


圖I是一種基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法的流程原理示意圖；圖中標號1為溫度變化量，2為光纖光柵溫度傳感器,3為波長調(diào)制后的光信號,4為準直透鏡，5為平行光信號,6為全息體相位光柵,7為衍射帶,8為聚光透鏡,光信號9,光電探測器10，電信號11，電處理單元12。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行描述，以便更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當采用已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時,這些描述在這里將被忽略。如圖I所示，本發(fā)明一種基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法的測溫過程由兩部分來實現(xiàn)傳感部分和解調(diào)部分。傳感部分包括敏感溫度變化量I的光纖光柵溫度傳感器2，光纖光柵溫度傳感器2通過膠帶粘貼于易燃易爆物品關鍵位置。傳感系統(tǒng)輸入量為溫度變化量I，這種溫度改變使光纖光柵溫度傳感器2進行波長調(diào)制3。解調(diào)部分包括準直透鏡4,全息體相位光柵6,聚光透鏡8,光電探測器10,電處理單兀12。光纖光柵傳感器輸出的經(jīng)過波長調(diào)制的光信號3進入準直透鏡，光信號3經(jīng)準直后進入體相位光柵6,多波長的光產(chǎn)生衍射色散,不同波長的光被體相位光柵分開并形成衍射帶7,這些衍射帶7最后通過聚光透鏡8聚焦后輸出光信號9，該聚焦后輸出光信號9照射在光電探測器10的不同位置上，這時不同波長的光信號被探測并被轉換成電信號11，電信號11經(jīng)過電處理單元12輸出。易燃易爆物品通過膠帶與光纖光柵溫度傳感器相連接，從而基本上消除了應變對傳感器的影響，易燃易爆物品的溫度該變量也即認為是光纖光柵溫度傳感器的溫度改變量。該光纖光柵是光纖纖芯中一種折射率周期性變化的結構，當一束光進入光柵柵區(qū)時，會返回特定波長的一束光，其波長與光柵的周期和柵區(qū)等效折射率有關，溫度和應變可以影響光柵的周期和柵區(qū)等效折射率。該光纖光柵反射中心波長與溫度和軸向應變的關系為AX/X。= (a。+I。)A T+(I-Pe) A e，其中A A是中心波長漂移量，X。是中心波長，
a。是FBG的熱膨脹系數(shù)，IC1是FBG的熱光系數(shù)，A T是溫度改變量，Pe是光纖的有效光彈系數(shù)，A e是應變變化量。對于這種溫度傳感器裝置而言，光纖光柵傳感器的中心波長改變只與其溫度改變量有關，公式可簡化為A X = A0(a0+^0) AT.光纖光柵傳感器輸出的經(jīng)過波長調(diào)制的光信號3進入準直透鏡，光信號3經(jīng)準直后進入體相位光柵6,多波長的光產(chǎn)生衍射色散,不同波長的光被體相位光柵分開并形成衍 射帶7，這些衍射帶7最后通過聚光鏡8聚焦照射在光電探測陣列10的不同位置上。光電探測器10將探測到的光功率轉化為電信號11的強度輸入電處理單元12，在電處理單元模塊12中將光電轉化后的模擬電信號轉化為數(shù)字電信號，數(shù)字化的電信號進行運算分析處理。電處理單元一般由控制電路、DSP以及存儲器等電子器件和寫入的軟件程序組成。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式
進行了描述，以便于本技術領的技術人員理解本發(fā)明，但應該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式
的范圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
權利要求
1.一種基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟 (1)、傳感步驟將光纖光柵溫度傳感器(2)通過膠帶粘貼于易燃易爆物品關鍵位置，傳感系統(tǒng)輸入量為易燃易爆物品的溫度變化量(1)，溫度的變化量(I)對光纖光柵溫度傳感器(2)進行波長調(diào)制； (2)、解調(diào)步驟光纖光柵溫度傳感器(2)輸出的經(jīng)過調(diào)制的光信號(3)進入準直透鏡(4)，經(jīng)準直透鏡(4)準直后輸出的平行光信號進入全息體相位光柵(6)，由于多波長的光產(chǎn)生衍射色散，輸入到全息體相位光柵(6)的不同波長的光被全息體相位光柵(6)分開并形成衍射帶，這些衍射帶最后通過聚光透鏡(8)聚焦照射在光電探測器(10)的不同位置上，這時不同波長的光信號被探測并被轉換成電信號，電信號經(jīng)過電處理單元(12)處理后輸出易燃易爆物品的溫度。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法，其特征是所述易燃易爆物品通過膠帶與光纖光柵溫度傳感器相連接，從而基本上消除了應變對光纖光柵溫度傳感器的影響，易燃易爆物品的溫度變化量也即認為是光纖光柵溫度傳感器的溫度變化量，該溫度變化量調(diào)制光纖光柵傳感器的反射中心波長。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法，其特征是所述光纖光柵溫度傳感器是一種能夠敏感溫度改變的光纖布拉格光柵，其反射光的中心波長的變化量與其所在環(huán)境的溫度變化線性相關。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于光纖光柵溫度傳感器的易燃易爆物品溫度檢測方法，包括傳感步驟光纖光柵溫度傳感器通過膠帶粘貼于易燃易爆物品關鍵位置，傳感系統(tǒng)輸入量為易燃易爆物品的溫度改變量，溫度的改變量對光纖光柵溫度傳感器進行波長調(diào)制；解調(diào)步驟光纖光柵傳感器輸出的光信號進入準直透鏡，光信號經(jīng)準直后進入體相位光柵，多波長的光產(chǎn)生衍射色散，不同波長的光被體相位光柵分開并形成衍射帶，這些衍射帶最后通過聚光鏡聚焦照射在光電探測器的不同位置上，這時不同波長的光信號被探測并被轉換成電信號，電信號經(jīng)過電處理單元輸出。本發(fā)明該方法測量溫度時具有靈敏度高，抗電磁干擾，原理簡單，耐久性好等優(yōu)點。
文檔編號G01K11/32GK102680140SQ201210193058
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權日2012年6月7日
發(fā)明者劉文濤, 李成貴, 王釗, 魏鵬 申請人:北京航空航天大學