專利名稱：光纖雷達溫度報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度監(jiān)測和報警裝置領(lǐng)域。
眾所周知，易燃易爆場所缺少監(jiān)控手段，造成火災(zāi)的頻繁發(fā)生，故給人民的生命財產(chǎn)帶來了嚴重損失，因此人們期待著有一種理想的溫度監(jiān)測，報警裝置面世。申請?zhí)?9102365.8，公開號CN1046628A向社會披露了“光纖火災(zāi)報警器”，該發(fā)明是利用敏感于溫度的探測器安置在光纖上。當某一位置溫度超過一定值后，在該處設(shè)置的探測器將動作(溫控玻璃球破碎)切斷光纖，使光端機發(fā)出報警信號，提醒監(jiān)控人員及時發(fā)出急救指令，把火災(zāi)消滅在萌芽之中。該發(fā)明的主要特征是在光纖上若干位置設(shè)置若干敏感于溫度的探測器，探測器由外殼、底座、切斷刀、溫控玻璃球、調(diào)整細桿組成。它是由光纖、光端機和探測器所組成的一種火災(zāi)報警器，但該發(fā)明欠缺之處是1)由于光纖細而脆，難以施工安裝和長期使用；2)敏感元件(溫控玻璃球)只能一次使用，再利用時必須更換；3)只能單點報警，由于光纖切斷，斷點以后溫感元件動作信號就無法檢測到；4)再利用是必須重新焊接光纖，這是比較麻煩的工作。5)探測器為機械式構(gòu)件安裝欠方便，尺寸較大，某些場合(如管道表面溫控等)使用受到限制。
本發(fā)明的目的是向社會提供一種監(jiān)控距離長(可達30公里)，密度高(監(jiān)測兩點距可達1米)，相同和不同溫度設(shè)定的多點溫度監(jiān)測和超溫報警(同時報警可達10點)，溫感元件體積小，免維護(可自行復(fù)位和人工復(fù)位)，而且還具有現(xiàn)場尋址措施的實用化裝置。
為達到上述的目的，設(shè)計方案是這樣實現(xiàn)的它由光纜、主機和溫感元件組成，光纜分為特殊光纜和帶塑套特殊光纜，兩種光纜都可與溫感元件巧妙結(jié)合，在達到特定的溫測點時，溫感元件帶動光纜彎曲，使之內(nèi)部光纖彎曲，其所產(chǎn)生的突變的光脈沖信號傳給主機，主機發(fā)出指令信息，使之達到超溫實時檢測和報警要求。


圖1為主機光時域發(fā)射計原理圖；圖2為后向散射信號示意圖；圖3、圖4是特殊光纜構(gòu)造示意圖；圖5、圖6是帶塑套特殊光纜構(gòu)造示意圖；圖7為特殊光纜未彎曲的示意圖；圖8為特殊光纜彎曲示意圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖和實施例，將其特征作如下敘述圖1所示的是主機光時域反射計工作原理，主機是本裝置特殊光纜和帶塑套特殊光纜的重要組成部分，它是利用光脈沖沿光纖傳輸時所產(chǎn)生的后散射信號(瑞利信號)來獲得光纖損耗信息和位置信息，具體來說它由LD驅(qū)動器(激光發(fā)射電路)驅(qū)動LD(激光器)，經(jīng)Y分束器將光傳入光纖，光經(jīng)光纖背向反射，反射光經(jīng)光纖返回至Y分束器，由光纖反射的光經(jīng)APD(光電雪崩二極管)把光轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號較弱，須經(jīng)放大器放大，計算機發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令，指令采集卡采集數(shù)據(jù)，恒溫系統(tǒng)是為了控制APD的溫漂，使之溫度恒定。主機由脈沖半導(dǎo)體激光器，APD探測器及后續(xù)處理電路和伺服，補償系統(tǒng)組成，其主體結(jié)構(gòu)為改良的雷達系統(tǒng)。改良之處在于a)APD溫度補償系統(tǒng)。該部分由APD恒溫系統(tǒng)和伺服偏壓源組成。b)動態(tài)掃描技術(shù)。使用本技術(shù)可以先初步檢測，待發(fā)現(xiàn)火災(zāi)事故后，再在事故地點附近進行高分辯率測量，從而得到高精度的事故定位。c)動態(tài)擴展技術(shù)。通過控制APD的偏壓，本系統(tǒng)可以將動態(tài)范圍擴大，達到擴展監(jiān)測距離的目的。
圖2所示的是當后向散射信號獲得光纖損耗信息，它在距離與幅值的坐標圖中將顯示損耗突變點S1、S2、……。當未取得任何損耗信息時，坐標圖中則以無突變波形(指虛線波形)顯示。尾端反射指菲涅耳反射。
圖3、圖4為特殊光纜的示意圖，圖中作了A-A剖視。這種結(jié)構(gòu)是將溫感元件1的兩端圈固定，緊貼著特殊光纜的外塑管2，剖視圖指出了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由光纖6、填充硅油5、內(nèi)塑管4、金屬編織網(wǎng)3、外塑管2、溫感元件1構(gòu)成，溫感元件1是個單一非整圓形元件，扣扎在特殊光纜的外塑管2的外徑上，光纖6是置于特殊光纜的中心部位，外塑管2與光纜6之間設(shè)有金屬編織網(wǎng)3和內(nèi)塑管4。填充硅油是在光纖與內(nèi)塑管之間，它作為柔性介質(zhì)，一是防止光纖受拉或受壓，二是能保證一定同軸度的作用。
圖5、圖6為帶塑套特殊光纜構(gòu)造示意圖，圖中作了B-B剖視。帶塑套特殊光纜由溫感元件1、外塑管2、金屬編織網(wǎng)3、內(nèi)塑管4、填充硅油5、光纖6構(gòu)成。溫感元件1是單一元件，為反映溫感元件1在光纜中安置狀況特繪制了剖視圖，從圖中不難看出帶塑套特殊光纜是將溫感元件1與光纖6相隔設(shè)置，即溫感元件1是插入帶塑套特殊光纜的塑套管孔中，而光纖6處于溫感元件1的下方位置。它也是被內(nèi)塑套管4和金屬編織絲3所包裹，帶塑套特殊光纜的光纜部分結(jié)構(gòu)相同于特殊光纜，溫感元件1插入帶塑套特殊光纜的外塑管孔中是間斷、分段設(shè)置的，是根據(jù)總距離中監(jiān)測點的需要而設(shè)。外塑管2起到保護和固定溫感元件1的作用，當環(huán)境溫度達到溫感元件1所設(shè)定動作溫度值時，溫感元件動作帶動帶塑套特殊光纜彎曲。
圖7是特殊光纜末彎曲的示意圖，所示的溫感元件1設(shè)于光纜的外塑管2上，該兩者均屬于直線段。
圖8為特殊光纜彎曲時的示意圖，因為溫感元件1環(huán)境溫度達到設(shè)定的溫度值，該元件就產(chǎn)生彎曲，溫感元件可變成“V”字形，“U”字形或其它不同角度。這種彎曲應(yīng)力致使光纜的外塑套受力，光纜隨之改變成相應(yīng)形狀，微彎損耗使之瑞利后向散射信號的損耗突變，主機即能獲知信息及時顯示溫感元件動作地點并于報警告知，當值班人員排除產(chǎn)生超溫故障后，溫感元件由自動或手動予以復(fù)原，由此再周而復(fù)始工作。
以上所述的溫感元件是一種形狀記憶合金，可以在130℃以下任一溫度設(shè)定，一般在制作時就設(shè)定溫度值。它的外形為條形狀，或兩端有固定圈的條狀，超溫時可變成“V”形、“U”形或其它角度。
盡管本裝置能準確報知故障距離，但由于最長的監(jiān)測距離不少于30公里，待值班人員趕到時卻未引起事故，原因是溫度可能回復(fù)，則溫感元件復(fù)原，不易查尋前兆預(yù)報現(xiàn)場；有時鋪設(shè)的光纜并非直線，增加了查找超溫點的難度，為了解決現(xiàn)場尋址的問題，本發(fā)明還采取了兩項措施其一為對光纜進行全長度標記，以數(shù)百米為一個記數(shù)單位，給定一個明顯的記號，并標注長度尺碼；其二在溫感元件近旁光纜上設(shè)置有熱變色材料，熱變色材料與溫感元件的動作同步，當達到設(shè)定的溫度時，熱變色材料變色(常用的為淺色變?yōu)樯钌?，使之一目了然。
權(quán)利要求
1.光纖雷達溫度報警裝置，由光纜、主機和溫感元件三個部分組成，即由光纖(6)、填充硅油(5)、內(nèi)塑管(4)、金屬編織網(wǎng)(3)、外塑管(2)構(gòu)成光纜部分；由LD(激光器)、LD驅(qū)動器(激光發(fā)射電路)、Y分束器、APD(光電二極管)、放大器、恒溫系統(tǒng)、計算機等構(gòu)成主機部分；溫感元件為單一部分；其特征是光纜部分設(shè)有特殊光纜，特殊光纜的光纖(6)是置于光纜的中心部位，溫感元件(1)緊貼著光纜的最外層，在光纖(6)與溫感元件(1)之間依次設(shè)有填充硅油(5)、內(nèi)塑管(4)、金屬編織網(wǎng)(3)和外塑管(2)。
2.光纖雷達溫度報警裝置，由光纜、主機和溫感元件三個部分組成，即由外塑管(2)、金屬編織網(wǎng)(3)、內(nèi)塑管(4)、光纖(6)構(gòu)成光纜部分；由LD(激光器)、LD驅(qū)動器(激光發(fā)射電路)、Y分束器、APD(光電二極管)、放大器、恒溫系統(tǒng)、計算機等構(gòu)成主機部分；溫感元件(1)為單一部分；其特征是光纜部分設(shè)有帶塑套特殊光纜，帶塑套特殊光纜的光纖(6)與溫感元件(1)是相隔設(shè)置，即由溫感元件(1)插入帶塑套特殊光纜的外塑管中，其外圈被外塑管(2)所包裹，而光纖(6)處于溫感元件下方位置，它也是被填充硅油(5)、內(nèi)塑管(4)和金屬編織網(wǎng)(3)所包裹；溫感元件(1)插入帶塑套特殊光纜的外塑管中，是間斷、分段設(shè)置的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和要求2所述的光纖雷達溫度報警系統(tǒng)裝置，其特征是溫感元件(1)在設(shè)定的一個溫控值，環(huán)境溫度升高，它們所相鄰的特殊光纜或帶塑套特殊光纜相應(yīng)微彎，微彎損耗使之瑞利后向散射信號的損耗突變，由主機來獲取光纖損耗信息和位置信息，進行監(jiān)測和報警。
全文摘要
本發(fā)明由光纜、主機和溫感元件三個部分組成,光纜分為特殊光纜和帶塑套特殊光纜。特殊光纜是置于光纜的中心部位,溫感元件緊貼著光纜的最外層,在光纖與溫感元件之間設(shè)有填充硅油、內(nèi)塑管、金屬編織網(wǎng)和外塑管;帶塑套特殊光纜的溫感元件是間斷、分段,插入外塑管中與光纖相隔設(shè)置。當環(huán)境溫度與溫感元件設(shè)定的溫度值相近時,光纜的外塑套受力,稍微變形,微彎損耗的信號將通過主機報警,最長監(jiān)測距離不少于30公里。
文檔編號G08B17/06GK1268726SQ99104338
公開日2000年10月4日 申請日期1999年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者鄒建, 秦一濤, 張弘 申請人:寧波振東光電有限公司