一种温度控制方法、装置及光纤光栅传感系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种温度控制方法、装置及光纤光栅传感系统，属于光纤传感器技术领域。该光纤光栅传感系统包括密集波分复用器、温度监控装置、光纤光栅传感器阵列及控制器。控制器用于获取光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，并根据预设规则获得温度调节量，将温度调节量发送给温度监控装置。温度监控装置用于根据所接收到的温度调节量及预设的初始工作温度调节所述密集波分复用器的工作温度。本发明专利技术提供的光纤光栅传感系统有效地保证了光纤光栅传感器阵列的工作环境温差较大时光纤光栅传感系统的正常工作，可用于光纤光栅检波器及光纤光栅水听器系统的大规模成阵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感器
，具体而言，涉及一种温度控制方法、装置及光纤光栅传感系统。
技术介绍
光纤光栅传感器是利用外界信号调制于光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating，FBG)，导致FBG中应变发生变化，从而导致反射光的中心波长发生变化，通过探测中心波长的变化探测外界信号的传感器。光纤光栅传感器相对于常规的电磁类传感器，在灵敏度、大动态范围、可靠性、复用能力等方面具有明显的优势，成为高性能传感器发展的一个重要方向。用FBG来测量动态信号，可以通过快速扫描光纤可调谐滤波器(FFP)，匹配FBG或边缘滤波器以及非平衡干涉仪的方法实现对动态波长变化的探测。其中，非平衡干涉仪的方法具有最高的波长分辨率，并且频率范围较大，因此在微弱动态信号(如振动、声音等)的检测方面具有很好的应用前景。非平衡干涉仪方法与波分复用技术相结合，可以构成高波长分辨率的光纤光栅传感系统。但在实际工程应用中，如光纤光栅检波器阵列或光纤光栅水听器阵列等，由于FBG自身对温度极为敏感，在温度有较大范围变化的应用环境中，FBG的中心波长容易漂移出波分复用器的通道，导致光纤光栅传感系统无法正常工作。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种温度控制方法、装置及光纤光栅传感系统，以有效地改善光纤光栅传感器阵列中各个光纤光栅的中心波长容易漂移出波分复用器中对应通道的工作波段，导致光纤光栅传感系统无法正常工作的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种光纤光栅传感系统，包括密集波分复用器、温度监控装置、光纤光栅传感器阵列及控制器。所述光纤光栅传感器阵列、所述控制器及所述温度监控装置均与所述密集波分复用器耦合，所述控制器与所述温度监控装置耦合。所述控制器用于获取所述光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，并根据预设规则获得温度调节量，将所述温度调节量发送给所述温度监控装置。所述温度监控装置用于根据所接收到的所述温度调节量及预设的初始工作温度调节所述密集波分复用器的工作温度。在本专利技术较佳的实施例中，上述温度监控装置包括变温片、第一温度传感器和温度控制电路。所述变温片与所述第一温度传感器均安装在所述密集波分复用器上，所述变温片及所述第一温度传感器均与所述温度控制电路耦合，所述温度控制电路与所述控制器耦合。在本专利技术较佳的实施例中，上述变温片为半导体制冷器。在本专利技术较佳的实施例中，上述光纤光栅传感系统还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器耦合。所述第二温度传感器用于采集所述光纤光栅传感器阵列的工作温度，将所采集到的工作温度发送至所述控制器。在本专利技术较佳的实施例中，上述光纤光栅传感系统还包括光源模块、干涉仪及探测器。所述探测器与所述控制器耦合。所述光源模块发出的信号光传输至所述光纤光栅传感器阵列，经所述光纤光栅传感器阵列反射的信号光进入所述干涉仪发生干涉，所述干涉仪输出的干涉信号进入所述密集波分复用器，经所述密集波分复用器的波长分离处理后，入射到所述探测器。其中，所述干涉仪为非等臂长的迈克尔逊光纤干涉仪。在本专利技术较佳的实施例中，上述迈克尔逊光纤干涉仪包括两个光纤臂，其中一个所述光纤臂绕制在一个光纤调制器上，所述光纤调制器与一信号发生器耦合，所述信号发生器与所述控制器耦合。在本专利技术较佳的实施例中，上述密集波分复用器为有热型阵列波导光栅。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种温度控制方法，应用于上述光纤光栅传感系统。所述方法包括：获取光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，根据预设规则获得温度调节量；将所述温度调节量发送给所述温度监控装置，以使所述温度监控装置根据所述温度调节量及密集波分复用器的初始工作温度调节所述密集波分复用器的工作温度。在本专利技术较佳的实施例中，上述获取光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，根据预设规则获得温度调节量的步骤，包括：获取光纤光栅传感器阵列的当前工作温度，根据所获取的光纤光栅传感器阵列的工作温度与预设指定温度的差值获得变化量；当所述变化量超过预设范围时，根据预设的第一温度系数、第二温度系数及所述变化量获得温度调节量，其中，所述第一温度系数为所述光纤光栅传感器阵列的温度灵敏度，所述第二温度系数为所述密集波分复用器的温度灵敏度。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种温度控制装置，运行于上述的光纤光栅传感系统中的控制器，所述温度控制装置包括：获取模块和发送模块。其中，获取模块用于获取光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，根据预设规则获得温度调节量。发送模块用于将所述温度调节量发送给所述温度监控装置，以使所述温度监控装置根据所述温度调节量及密集波分复用器的初始工作温度调节所述密集波分复用器的工作温度。本专利技术实施例提供的光纤光栅传感系统通过设置温度监控装置监测并控制密集波分复用器的工作温度，控制器获取光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，再根据预设规则得到温度调节量，将所得到的温度调节量发送至温度监控装置，使得温度监控装置根据所获得的温度调节量及密集波分复用器的当前工作温度调节密集波分复用器的工作温度，以避免光纤光栅传感器阵列中各个光纤光栅传感器的中心波长受外部环境温度变化的影响漂移出密集波分复用器中对应的复用通道的工作波段，从而有效地保证了光纤光栅传感器阵列的工作环境温差较大时光纤光栅传感系统的正常工作。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的光纤光栅传感系统的结构示意图；图2为本专利技术第一实施例提供的光纤光栅传感系统的光谱示意图；图3为本专利技术第一实施例提供的温度监控装置与密集波分复用器的封装示意图；图4为本专利技术第一实施例提供的干涉仪的结构示意图；图5为本专利技术第一实施例提供的控制器的结构示意图；图6为本专利技术第二实施例提供的一种温度控制方法的方法流程图；图7为本专利技术第二实施例提供的另一种温度控制方法的方法流程图；图8为本专利技术第三实施例提供的一种温度控制装置的功能模块框图；图9为本专利技术第三实施例提供的另一种温度控制装置的功能模块框图。图中：10-光纤光栅传感系统；11-光源模块；12-环形器；13-光纤光栅传感器阵列；14-干涉仪；141-光纤耦合器；142-光纤臂；143-光纤法拉第旋转反射器；144-光纤调制器；145-信号发生器；15-密集波分复用器；16-温度监控装置；161-变温片；162-第一温度传感器；163-温度控制电路；164-导热介质；165-隔热材料；17-探测器；18-控制器；181-同步采集单元；182-信号处理单元；80-温度控制装置；81-获取模块；811-变化量获取子模块；812-温度调节量获取子模块；82-发送模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅传感系统，其特征在于，包括密集波分复用器、温度监控装置、光纤光栅传感器阵列及控制器，所述光纤光栅传感器阵列、所述控制器及所述温度监控装置均与所述密集波分复用器耦合，所述控制器与所述温度监控装置耦合；所述控制器用于获取所述光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，并根据预设规则获得温度调节量，将所述温度调节量发送给所述温度监控装置；所述温度监控装置用于根据所接收到的所述温度调节量及预设的初始工作温度调节所述密集波分复用器的工作温度。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅传感系统，其特征在于，包括密集波分复用器、温度监控装置、光纤光栅传感器阵列及控制器，所述光纤光栅传感器阵列、所述控制器及所述温度监控装置均与所述密集波分复用器耦合，所述控制器与所述温度监控装置耦合；所述控制器用于获取所述光纤光栅传感器阵列的工作温度的变化量，并根据预设规则获得温度调节量，将所述温度调节量发送给所述温度监控装置；所述温度监控装置用于根据所接收到的所述温度调节量及预设的初始工作温度调节所述密集波分复用器的工作温度。2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述温度监控装置包括变温片、第一温度传感器和温度控制电路，所述变温片与所述第一温度传感器均安装在所述密集波分复用器上，所述变温片及所述第一温度传感器均与所述温度控制电路耦合，所述温度控制电路与所述控制器耦合。3.根据权利要求2所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述变温片为半导体制冷器。4.根据权利要求1所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器耦合，所述第二温度传感器用于采集所述光纤光栅传感器阵列的工作温度，将所采集到的工作温度发送至所述控制器。5.根据权利要求1所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，还包括光源模块、干涉仪及探测器，所述探测器与所述控制器耦合，所述光源模块发出的信号光传输至所述光纤光栅传感器阵列，经所述光纤光栅传感器阵列反射的信号光进入所述干涉仪发生干涉，所述干涉仪输出的干涉信号进入所述密集波分复用器，经所述密集波分复用器的波长分离处理后，入射到所述探测器，其中，所述干涉仪为非等臂长的迈克尔逊光纤干涉仪。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张发祥，王昌，倪家升，彭纲定，姜劭栋，张晓磊，闵力，李淑娟，王蒙，孙志慧，王洪忠，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，胜利油田新胜石油物探技术服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37