基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110823411A(43)申请公布日2020.02.21(21)申请号201911165679.9(51)Int.Cl.(22)申请日2019.11.25G01K11/32(2006.01)(71)申请人国家电网有限公司地址100031北京市西城区西长安街86号申请人国网冀北电力有限公司信息通信分公司国网山西省电力公司太原供电公司贵州电网有限责任公司贵阳供电局国网湖北省电力有限公司武汉供电公司(72)发明人杨纯李垠韬金燊宋伟赵阳许鸿飞杨广涛门宝霞张凯原军药炜李强张海宽郭举富盛兴隆(74)专利代理机构武汉楚天专利事务所42113代理人孔敏权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置及方法(57)摘要本发明提供一种基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置及方法，该测量装置包括宽谱光源、第一光纤耦合器、光纤温度测量模块、偏振控制器、第二光纤耦合器、长周期光纤光栅、光谱分析仪、计算机，光纤温度测量模块包括输入单模光纤、输出单模光纤、熔接在输入单模光纤、输出单模光纤之间的熊猫保偏光纤、管式加热炉以及温度控制器，所述熊猫保偏光纤被放置于管式加热炉内内，管式加热炉内的温度由温度控制器控制。本发明实现了对温度信号的高精度、大动态范围、准确可靠的探测效果。CN110823411ACN110823411A权利要求书1/1页1.一种基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置，其特征在于：包括宽谱光源(1)、第一光纤耦合器(2)、光纤温度测量模块(3)、偏振控制器(4)、第二光纤耦合器(5)、长周期光纤光栅(6)、光谱分析仪(7)、计算机(8)，所述宽谱光源(1)连接至第一光纤耦合器(2)的输入端口，第一光纤耦合器(2)的上下两个输出端口分别通过光纤温度测量模块(3)、偏振控制器(4)连接至第二光纤耦合器(5)的两个输入端口，第二光纤耦合器(5)的输出端口通过长周期光纤光栅(6)连接至光谱分析仪(7)，光谱分析仪(7)输出的光谱数据传输至计算机(7)进行数据处理；所述光纤温度测量模块(3)包括输入单模光纤(9)、熊猫保偏光纤(10)、输出单模光纤(11)、管式加热炉(12)以及温度控制器(13)，输入单模光纤(9)的一端与第一光纤耦合器(2)的其中一个输出端口连接，输入单模光纤(9)的另一端与熊猫保偏光纤(10)的一端熔接，熊猫保偏光纤(10)的另一端与输出单模光纤(11)的一端连接，输出单模光纤(11)的另一端与第二光纤耦合器(5)的一个输入端口连接，所述熊猫保偏光纤(10)被放置于管式加热炉内(12)内，管式加热炉(12)内的温度由温度控制器(13)控制。2.如权利要求1所述的基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置，其特征在于：所述第一光纤耦合器(2)、第二光纤耦合器(5)均为1×2光纤耦合器，分光比均为50:50。3.如权利要求1所述的基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置，其特征在于：所述长周期光纤光栅(6)为透射式滤波器件。4.如权利要求1所述的基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置，其特征在于：所述马赫泽德臂长差为3～6mm，熊猫保偏光纤(10)双折射为6×10-4左右，熊猫保偏光纤(10)长度为4～12cm。5.一种基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量方法，其特征在于：采用权利要求1-4中任一项所述测量装置进行，所述测量方法包括：步骤一、使用温度控制器(13)数字控制管式加热炉(12)内的温度变化，熊猫保偏光纤(10)受到热膨胀效应和热光效应的影响，其内部双折射发生改变，从而引起输出的包络光谱发生漂移；步骤二、通过监测包络光谱在某一小段范围内FFT变换后的频谱幅值变化信息，解调得到温度变化的信息，利用电脑软件画图形成示幅值-温度变化曲线，即形成光纤温度传感器的标准刻度线，外界温度的变化对应FFT幅值信息；步骤三、将检测所得FFT幅值与光纤温度传感器的标准刻度线对应，即可获得FFT幅值所对应的外界温度值。2CN110823411A说明书1/4页基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置及方法技术领域[0001]本发明涉及光纤温度传感技术领域，具体涉及一种基于光谱傅里叶变换解调的高精度光纤温度测量装置及方法。背景技术[0002]准确的光纤温度测量在工业生产和人民生活中的很多方面都具有广泛应用，具有十分重要的意义。[0003]近年来，作为最普遍的传感器之一，光纤温度传感器被广泛应用于医疗、工业、航空等领域。当前被研究较多的光纤温度传感器为光栅型、特种光纤、微结构、干涉型等等。它们的解调方式大体可以归结为波长式解调、强度式解调、相位式解调。波长式解调方法通常需要复杂的相位掩