一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法.pdf

上传人:大师****2 文档编号:1870127 上传时间:2018-07-18 格式:PDF 页数:13 大小:885.68KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201410420013.4

申请日:

2014.08.25

公开号:

CN105444789A

公开日:

2016.03.30

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):G01D 5/26申请日:20140825|||公开

IPC分类号:

G01D5/26; G05D23/19

主分类号:

G01D5/26

申请人:

同方威视技术股份有限公司

发明人:

姚锴; 毛献辉; 赵宗雷; 姜婷; 肖航

地址:

100084北京市海淀区双清路同方大厦A座2层

优先权:

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司72001

代理人:

王洪斌; 刘春元

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明涉及光纤光栅解调仪及其温度控制方法,该光纤光栅解调仪包括:温度控制系统;工作腔,包括光纤光栅解调仪的光学器件;保温层,包裹所述工作腔,用于隔离所光学器件与工作腔外部的热交换;其中所述温度控制系统与所述工作腔耦合,用以调节所述工作腔内的温度。采用本发明使得光纤光栅解调仪的工作温度范围大大地得到了扩展。

权利要求书

1.一种光纤光栅解调仪,包括:温度控制系统;工作腔,包括光纤光栅解调仪的光学器件;保温层,包裹所述工作腔,用于隔离所光学器件与工作腔外部的热交换;其中所述温度控制系统与所述工作腔耦合,用以调节所述工作腔内的温度。2.根据权利要求1所述的光纤光栅解调仪,其中所述温度控制系统包括温度控制电路、温度传感器和温度调节装置,其中所述温度传感器与所述温度控制电路相耦合;其中所述温度调节装置与所述温度控制电路相耦合。3.根据权利要求2所述的光纤光栅解调仪,其中所述温度传感器安装在工作腔内侧。4.根据权利要求3所述的光纤光栅解调仪,其中所述温度传感器包括一组温度传感器。5.根据权利要求2所述的光纤光栅解调仪,其中所述温度调节装置包括制冷加热器。6.根据权利要求5所述的光纤光栅解调仪,其中所述制冷加热器为半导体制冷器。7.如权利要求6所述的光纤光栅解调仪,其中所述半导体制冷器被安装成使得它的工作面紧贴于工作腔的外表面处。8.根据权利要求5所述的光纤光栅解调仪,其中所述制冷加热器包括加热器和制冷器。9.根据权利要求8所述的光纤光栅解调仪,其中所述加热器被完全安置在工作腔内,并且所述制冷器被嵌入在所述工作腔及包裹所述工作腔的保温层中。10.根据权利要求1-9中任何一项所述的光纤光栅解调仪,其中所述所述工作腔(107)包括光开关(102)、光源(103)、光电转换模块(104)和环形器(112)。11.根据权利要求1-9中任何一项所述的光纤光栅解调仪,其中所述工作腔(207)包括扫描光源(219)、环形器(212)、光电探测器(220)、扫描光源控制电路及光电检测电路(216)。12.根据权利要求1-9中任何一项所述的光纤光栅解调仪,其中所述工作腔(207)包括扫描光源(219)、环形器(212)、光电探测器(220);所述光纤光栅解调仪还包括扫描光源控制电路及光电检测电路(216);其中扫描光源控制电路及光电检测电路(216)位于所述工作腔(207)的外部并且与所述扫描光源(219)和光电探测器(220)相耦合。13.根据权利要求1-9中任何一项所述的光纤光栅解调仪,其中所述温度控制系统调节所述工作腔内的温度在30℃~45℃。14.一种光纤光栅解调仪的温度控制方法,包括:检测光纤光栅解调仪所包括的工作腔内的温度,其中所述工作腔包括所述光纤光栅解调仪的光学器件;由光纤光栅解调仪所包括的温度控制系统确定所检测的工作腔内的温度是否满足设定的温度阈值;如果不满足所设定的温度阈值,则调整所述温度控制系统的温度控制电路的输出功率,以使得工作腔内的温度满足所述温度阈值。15.根据权利要求14所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,其中所述温度阈值是一个温度范围,包括一个上限温度和一个下限温度。16.根据权利要求15所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,其中所述温度范围是30℃~45℃。17.根据权利要求14所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,当所述温度控制系统包括的加热制冷器采用半导体制冷器时,调整所述温度控制系统的温度控制电路的输出功率步骤通过增大半导体制冷器的输出功率来调整工作腔内的温度。18.根据权利要求17所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,其中所述半导体制冷器被安装成使得它的工作面紧贴于工作腔的外表面处,其中所述工作腔外包裹由保温层。19.根据权利要求14所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,当所述温度控制系统制包括制冷器和加热器时,调整所述温度控制系统的温度控制电路的输出功率步骤通过增大制冷器的输出功率以降低温度和通过增大加热器的输出功率以升高温度来调整工作腔内的温度。20.根据权利要求19所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,其中所述加热器被完全安置在工作腔内,并且所述制冷器被嵌入在所述工作腔及包裹所述工作腔的保温层中。21.根据权利要求14-20中任何一项所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,其中所述述工作腔(107)包括光开关(102)、光源(103)、光电转换模块(104)和环形器(112)。22.根据权利要求14-20中任何一项所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,其中所述工作腔(207)包括扫描光源(219)、环形器(212)、光电探测器(220)、扫描光源控制电路及光电检测电路(216)。23.根据权利要求14-20中任何一项所述的光纤光栅解调仪的温度控制方法,其中所述工作腔(207)包括扫描光源(219)、环形器(212)、光电探测器(220);所述光纤光栅解调仪还包括扫描光源控制电路及光电检测电路(216);其中扫描光源控制电路及光电检测电路(216)位于所述工作腔(207)的外部并且与所述扫描光源(219)和光电探测器(220)相耦合。

说明书

一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅解调仪,特别地,涉及一种可在一定温度范围内工作的光纤光栅解调仪及其温度控制方法。

背景技术

光纤光栅传感器是光纤传感器的一种,广泛应用于结构健康监测、温度监测和铁路落石监测等领域。因为光纤光栅传感器是靠反射光的中心波长变化来反映被测物理量的大小的,所以光纤光栅传感器都需要配合光纤光栅解调仪将光信号转变为能被计算机系统所识别电信号才能最终为人所用。

目前,光纤光栅解调仪主要有衍射光栅式(如:CN201425690,《高速光纤光栅解调系统》)和扫描滤波式(如:CN203083585U,《基于扫描激光器原理的光纤光栅解调仪》)两种。无论是衍射光栅式还是扫描滤波式光纤光栅解调仪都会不可避免地使用光电子器件和纯光学器件。由于现有工艺限制以及光电器件的原理特性,光电子器件和纯光学器件的工作温度范围都较窄。以纯光学无源器件光纤环形器为例,市面上能够买到的光纤环形器工作温度范围多为-5℃~70℃,极少数产品可达到-20℃~70℃。若超出该温度范围,其插入损耗和串扰等关键技术指标都会急剧增大,从而无法使用。而光源、光开关等有源器件一般工作温度范围会更窄。因此,无论是哪种原理的光纤光栅解调仪都无法在有着较为严苛的环境温度的条件下使用。

发明内容

为了克服现有的光纤光栅解调仪不能在宽温范围内使用的缺陷,本发明提供一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法,使光纤光栅解调仪的工作温度范围扩展到了-40℃~70℃。

在本发明的第一个方面,提供了一种光纤光栅解调仪,包括:温度控制系统;工作腔,包括光纤光栅解调仪的光学器件;保温层,包裹所述工作腔,用于隔离所光学器件与工作腔外部的热交换;其中所述温度控制系统与所述工作腔耦合,用以调节所述工作腔内的温度。

在一个优选实施例中,其中所述温度控制系统包括温度控制电路、温度传感器和温度调节装置,其中所述温度传感器与所述温度控制电路相耦合;其中所述温度调节装置与所述温度控制电路相耦合。

在一个优选实施例中,所述温度传感器安装在工作腔内侧。

在一个优选实施例中,所述温度传感器包括一组温度传感器。

在一个优选实施例中,所述温度调节装置包括制冷加热器。

在一个优选实施例中,所述制冷加热器为半导体制冷器。

在一个优选实施例中,所述半导体制冷器被安装成使得它的工作面紧贴于工作腔的外表面处。

在一个优选实施例中,所述制冷加热器包括加热器和制冷器。

在一个优选实施例中,所述加热器被完全安置在工作腔内,并且所述制冷器被嵌入在所述工作腔及包裹所述工作腔的保温层中。

在一个优选实施例中,所述所述工作腔包括光开关、光源、光电转换模块和环形器。

在一个优选实施例中,所述工作腔包括扫描光源、环形器、光电探测器、扫描光源控制电路及光电检测电路。

在一个优选实施例中,所述工作腔包括扫描光源、环形器、光电探测器;所述光纤光栅解调仪还包括扫描光源控制电路及光电检测电路;其中扫描光源控制电路及光电检测电路位于所述工作腔的外部并且与所述扫描光源和光电探测器相耦合。

在一个优选实施例中,所述温度控制系统调节所述工作腔内的温度在30℃~45℃。

在本发明的第二个方面,提供了一种光纤光栅解调仪的温度控制方法,包括:

检测光纤光栅解调仪所包括的工作腔内的温度,其中所述工作腔包括所述光纤光栅解调仪的光学器件;

由光纤光栅解调仪所包括的温度控制系统确定所检测的工作腔内的温度是否满足设定的温度阈值;

如果不满足所设定的温度阈值,则调整所述温度控制系统的温度控制电路的输出功率,以使得工作腔内的温度满足所述温度阈值。

在一个优选实施例中,所述温度阈值是一个温度范围,包括一个上限温度和一个下限温度。

在一个优选实施例中,所述温度范围是30℃~45℃。

在一个优选实施例中,当所述温度控制系统包括的加热制冷器采用半导体制冷器时,调整所述温度控制系统的温度控制电路的输出功率步骤通过增大半导体制冷器的输出功率来调整工作腔内的温度。

在一个优选实施例中,所述半导体制冷器被安装成使得它的工作面紧贴于工作腔的外表面处,其中所述工作腔外包裹由保温层。

在一个优选实施例中,当所述温度控制系统制包括制冷器和加热器时,调整所述温度控制系统的温度控制电路的输出功率步骤通过增大制冷器的输出功率以降低温度和通过增大加热器的输出功率以升高温度来调整工作腔内的温度。

在一个优选实施例中,所述加热器被完全安置在工作腔内,并且所述制冷器被嵌入在所述工作腔及包裹所述工作腔的保温层中。

在一个优选实施例中,所述述工作腔包括光开关、光源、光电转换模块和环形器。

在一个优选实施例中,所述工作腔包括扫描光源、环形器、光电探测器、扫描光源控制电路及光电检测电路。

在一个优选实施例中,所述工作腔包括扫描光源、环形器、光电探测器;所述光纤光栅解调仪还包括扫描光源控制电路及光电检测电路;其中扫描光源控制电路及光电检测电路位于所述工作腔的外部并且与所述扫描光源和光电探测器相耦合。

本发明的效果是:大大扩展了光纤光栅解调仪的工作温度范围,若选择了效能较高的加热制冷装置,仪器的工作温度甚至能超过-40℃~70℃;较精确的温度控制能够提高光电元器件的性能,提高光纤光栅解调仪的解调精度,延长仪器使用寿命,增强可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一种光纤光栅解调仪的实施例的结构框图。

图2是本发明的另一种光纤光栅解调仪的实施例的结构框图。

图3是本发明的一种光纤光栅解调仪的温度控制方法的流程图。

具体实施方式

图1示出本发明的一个用于光纤光栅解调仪的实施例的结构框图。该光纤光栅解调仪优选地适用于衍射光栅型光纤光栅解调仪。

在图1中,温度控制电路标记为101;光开关标记为102;光源标记为103;光电转换模块标记为104;连接至光开关102的光纤标记为105;连接至上位机的数据线标记为106;工作腔标记为107;温度传感器电源及数据线标记为108;制冷加热器的控制及电源线标记为109;保温层标记为110;光纤标记为111;环形器标记为112;制冷加热器标记为113;温度传感器标记为114;光纤光栅解调仪机箱标记为115。

在一个实施例中,该光纤光栅解调仪包括光纤光栅解调仪机箱115、工作腔107和温度控制系统。所述工作腔107和温度控制系统包含在光纤光栅解调仪机箱115中。光源103、光开关102、光电转换模块104、连接至光开关的光纤105、连接至上位机的数据线106、环形器112、光纤111和光纤光栅解调仪机箱15组成了一个基本的多通道光纤光栅解调仪。光纤105的另一侧连接至光纤光栅传感器。光纤111连接光开关102和环形器112。光源103和光电转换模块104均分别与环形器112相耦合。

工作腔107包括光源103、光开关102、光电转换模块104、连接至光开关102的光纤105、连接至上位机的数据线106、环形器112、光纤111,从而使得工作腔107中所包括的各器件与外部相互隔离开。工作腔107使用导热材质制作,优选地,使用金属等导热性能较好的材质来制作。工作腔107外部紧密地包裹有保温层110,以使得工作腔107内部与外部的热量交换尽量地减少。连接至光开关102的光纤105和连接至上位机的数据线106被通过在工作腔107侧壁上开出的小孔引入光纤光栅解调仪和引出至上位机。所述开出的小孔尽可能地小,以降低工作腔107内部与外部热量交换。

在工作时,该光纤光栅解调仪从光纤105接收光信号,通过光源103、光开关102、光纤111、环形器112和光电转换模块104把所接收的光信号进行衍射,以把所接收的光信号的各波长在空间上分离开,以实现光电信号的转换。然后,把所转换的电信号通过连接至上位机的数据线106传送到上位机,例如计算机,以进行进一步的分析和处理。

所述光纤光栅解调仪所包括的温度控制系统,用于调节所述工作腔107中的温度,使得工作腔中的光源103、光开关102、光电转换模块104和环形器112工作在适当的温度范围内,优选地,工作在30℃~45℃的温度范围内。由于工作腔内的温度可以调节,所以工作腔内的光学器件能够稳定地工作。从而,使得该光纤光栅解调仪能够在宽范围的工作环境中运行,例如-40℃~70℃。

所述温度控制系统包括:温度控制电路101、加热制冷器113和温度传感器114。在一个实施例中,加热制冷器113优选地使用半导体制冷器113。半导体制冷器113配备有散热片和风扇,优选地,具有冷热面散热片与散热风扇。将半导体制冷器113的工作面紧贴于工作腔107的外表面处。半导体制冷器113通过供电与控制线109与温度控制电路101相耦合。温度传感器114通过温度传感器电源及数据线108与温度控制电路101相耦合。温度传感器电源及数据线108穿过所述工作腔侧壁中所开出的必要的小孔,连接至温度控制电路101。所述开出的小孔尽可能地小,以降低工作腔107内部与外部热量交换。所述温度传感器114优选地包括一个温度传感器组。所述温度传感器组114布置在所述工作腔207的各光学器件相对密集的位置处,优选地,布置在所述工作腔107内的各个位置。所述温度传感器114实时地获得所述工作腔107内的温度,通过温度传感器电源及数据线108传送给温度控制电路101,作为温度控制电路101控制工作腔107内的温度的依据。

半导体制冷器113包括至少一对N型半导体材料和P型半导体材料,它们联结成电偶对。当半导体制冷器113接通直流电流后,如果电流从N型元件流向P型元件(这称为正向电流),则半导体制冷器113吸收热量,达到降温的效果;如果电流从P型元件流向N型元件(这称为反向电流)),则释放热量,达到升温的效果。

温度控制电路101接收来自温度传感器组114的温度信号。当温度传感器114所反馈的信号指示最低温度低于30℃或者接近30℃,温度控制电路101发信号至半导体制冷器113,增加半导体制冷器113的输出功率,相应地升高工作腔107内的温度。通过这样的方式,使得工作腔107内的温度维持在不低于30℃的合适温度范围内,以使得工作腔107内的各光学器件的工作性能稳定。为了提高工作腔107内的温度,温度控制电路101向半导体制冷器113施加反向电流并逐渐增大所施加的电流的大小。

当温度传感器114的反馈信号所指示的最高温度高于45℃或者接近45℃,温度控制电路101发信号至半导体制冷器113,增加半导体制冷器113的输出功率,相应地降低工作腔107内的温度。通过这样的方式,使得工作腔107内的温度维持在不高于45℃的合适温度范围内,以使得工作腔107内的各光学器件的工作性能稳定。为了降低工作腔107内的温度,温度控制电路101向半导体制冷器113施加正向电流并逐渐增大所施加的电流的大小。

温度控制电路101按照上述的方式操作,直到温度传感器组114所反馈的温度处于一个合适的范围,例如,30℃~45℃,或者其他能够确保工作腔107内的各光学器件的性能稳定的温度范围。

如上所述,工作腔107内的温度应控制在更接近室温的温度范围,30℃~45℃。在一个实施例中,可以根据实际的外界的温度情况,设置一个固定的阈值T。例如,如果外面比较冷,该阈值T可以设置得倾向于45℃,例如44℃;而如果外面比较热,则该阈值T可以设置得倾向于30℃,例如31℃。该阈值也可以根据实际工作的考虑而设置成不同的温度值。

在设置温度阈值T的情况下,当温度传感器114的反馈信号所指示的最高温度高于所设置的阈值T,温度控制电路101发信号至半导体制冷器113,增加半导体制冷器113的输出功率,相应地降低工作腔107内的温度。通过这样的方式,使得工作腔107内的温度维持在不高于所设置的阈值T,以使得工作腔107内的各光学器件的工作性能稳定。为了使得工作腔107内的最高温度不高于所设置的阈值T,温度控制电路101向半导体制冷器113施加正向电流并逐渐增大所施加的电流的大小。

当温度传感器114所反馈的信号指示最低温度低于所设置的阈值T,温度控制电路101发信号至半导体制冷器113,增加半导体制冷器113的输出功率,相应地升高工作腔107内的温度。通过这样的方式,使得工作腔107内的温度维持在不低于所设置的阈值T,以使得工作腔107内的各光学器件的工作性能稳定。为了使得工作腔107内的最低温度不低于所设置的阈值T,温度控制电路101向半导体制冷器113施加反向电流并逐渐增大所施加的电流的大小。

当半导体制冷器113包括多对N型半导体材料和P型半导体材料时,温度控制电路101向半导体制冷器113施加的电流的大小还随着半导体材料的对数的增多提高,以进一步提高升温或者降温的速度。

图2示出是本发明的一个用于光纤光栅解调仪的实施例的结构框图。该光纤光栅解调仪优选地用于扫描滤波型光纤光栅解调仪。

在图2中,温度控制电路标记为201;连接至环形器的光纤标记为205;连接至上位机的数据线标记为206;工作腔标记为207;温度传感器电源及数据线标记为208;保温层标记为210;光纤标记为211;环形器标记为212;温度传感器标记为214;光纤光栅解调仪机箱标记为215;扫描光源控制电路及光电检测电路标记为216;制冷器标记为217;加热器标记为218;扫描光源标记为219;光电探测器标记为220;制冷加热装置控制线及电源线标记为221;扫描光源和光电探测器的信号线及电源线标记为222。

在一个实施例中,该光纤光栅解调仪包括光纤光栅解调仪机箱215、工作腔207、扫描光源控制电路及光电检测电路和温度控制系统。所述工作腔207和温度控制系统包含在光纤光栅解调仪机箱215中。扫描光源219、环形器212、光电探测器220、扫描光源控制电路及光电检测电路216和它们之间的光纤、数据线、电源线205、206、211、222构成了一个具有完整功能的扫描滤波型光纤光栅解调仪。

工作腔207包括扫描光源219、环形器212、光电探测器220,从而使得工作腔207中所包括的各器件与外部相互隔离开。该工作腔207使用导热材质制作,优选地使用金属等导热性能较好的材质制作。所述工作腔207外部紧密地包裹有保温层210,以使得所述工作腔207内部与外界的热量交换尽量地减少。

连接至环形器212的光纤205和扫描光源和光电探测器的信号线及电源线222被通过在所述工作腔201侧壁上所开出的小孔引入所述工作腔207和引出至扫描光源控制电路及光电检测电路216。所述开出的小孔尽可能地小,以降低工作腔207内部与外部热量交换。在工作时,该光纤光栅解调仪从光纤205接收光信号,通过激光器扫描光源219和光电探测器220,把所接收的光信号滤波转换成电信号,然后发送给扫描光源控制电路及光电检测电路216,以进行进一步处理。扫描光源控制电路及光电检测电路216控制激光器扫描光源219的激光发光的频率与功率,并且把所处理的电信号通过连接至上位机的数据线206传送到上位机,例如计算机,以进行进一步的分析和处理。

在一个实施例中,扫描光源控制电路及光电检测电路216也可以安置在所述工作腔207内,由此降低在所述工作腔207侧壁上开更多的孔。

所述光纤光栅解调仪所包括的温度控制系统,用于调节所述工作腔207中的温度,使得工作腔中的扫描光源219、环形器212、光电探测器220工作在适当的温度范围内,优选地,工作在30℃~45℃。所述温度控制系统包括:温度控制电路201、制冷器217(优选地使用小型制冷压缩机)、加热器218(优选地使用PTC加热器)。制冷器217和加热器218作为温度控制系统的执行器分别通过制冷加热装置的控制线及电源线221与温度控制电路201相耦合。温度控制电路201通过温度传感器214,获得工作腔内温度,并以此为依据通过一定的控制策略控制工作腔内的温度。

温度传感器214通过温度传感器电源及数据线208与温度控制电路201相耦合。温度传感器电源及数据线208穿过所述工作腔侧壁中所开出的必要的小孔,然后连接至温度控制电路201。所述开出的小孔尽可能地小,以降低工作腔207内部与外部热量交换。所述温度传感器214优选地包括一个温度传感器组。所述一组温度传感器组214布置在所述工作腔207的各光学器件相对密集的位置处,优选地,布置在所述工作腔207内的各个位置。所述温度传感器214实时地获得所述工作腔内的温度,通过温度传感器数据线208传送给温度控制电路201,作为温度控制电路201控制和调节工作腔207内的温度的依据。

制冷器217嵌入在所述工作腔207及包裹所述工作腔207的保温层210中。所述制冷器217接受所述温度控制电路201的指示以进一步制冷,使得工作腔207内的温度降低。制冷器217由温度控制电路201供电。

加热器218可以被完全安置在工作腔207内。加热器218接受所述温度控制电路201的指示以进一步加热,使得工作腔207内的温度升高。加热器218由温度控制电路201供电。

温度控制电路201接收来自温度传感器组214的温度信号。当温度传感器214指示的最低温度低于30℃或者接近30℃,温度控制电路201发信号至加热器218,增加加热器218的输出功率,相应地升高工作腔207内的温度。通过这样的方式,使得工作腔207内的温度维持在不低于30℃的合适温度范围,以使得工作腔207内的各光学器件的工作性能稳定。

当温度传感器214的反馈信号所指示的最高温度高于45℃或者接近45℃,温度控制电路201发信号至制冷器217,增加制冷器217的输出功率,相应地降低工作腔207内的温度。通过这样的方式,使得工作腔207内的温度维持不高于45℃的合适温度范围,以使得工作腔207内的各光学器件的工作性能稳定。

温度控制电路201持续此操作,直到温度传感器组214所反馈的温度处于一个合适的温度范围,例如,30℃~45℃,或者其他能够保证工作腔207内的各光学器件的性能稳定的温度范围。

如上所述,工作腔207内的温度应控制在更接近室温的温度范围,30℃~45℃。在一个实施例中,可以根据实际的外界的温度情况,设置一个温度阈值T。例如,如果外面比较冷,该阈值T可以设置得倾向于45℃,例如44℃;而如果外面比较热,则该阈值T可以设置得倾向于30℃,例如31℃。该温度阈值也可以根据实际工作的考虑而设置成不同的温度值。

在设置阈值T的情况下,当温度传感器214的反馈信号所指示的最高温度高于所设置的阈值T,温度控制电路201发信号至制冷器217,增加制冷器217的输出功率,相应地降低工作腔207内的温度。通过这样的方式,使得工作腔207内的温度维持在不高于所设置的阈值T,以使得工作腔207内的各光学器件的工作性能稳定。

当温度传感器214所反馈的信号指示最低温度低于所设置的温度阈值T,温度控制电路201发信号至加热器218,增加加热器218的输出功率,相应地升高工作腔207内的温度。通过这样的方式,使得工作腔207内的温度维持在不低于所设置的阈值T,以使得工作腔207内的各光学器件的工作性能稳定。

在另外的实施例中,可以把图1所示的温度控制系统应用到如2所示的光纤光栅解调仪。

在又一个实施例中,可以把图2所示的温度控制系统应用到如1所示的光纤光栅解调仪。这样的替换并不需要作其他的修改。

图3是本发明的一种光纤光栅解调仪的温度控制方法300的流程图,其中该光纤光栅解调仪包括:温度控制系统;和工作腔,该工作腔包括光纤光栅解调仪的光学器件。在一个实施例中,所述工作腔外部紧密地包裹有保温层,以使得工作腔内部与外部的热量交换尽量地减少。该方法可以采用软件、硬件或者软件和硬件的结合的方式在温度控制系统的温度控制电路中来实现。

该方法300开始于步骤301,在该步骤中,该温度控制系统开始上电,此时光纤光栅解调仪可以处于工作状态,也可以不处于工作状态。接着,该方法进入到步骤302,在该步骤,该温度控制系统的温度控制电路开始检测光纤光栅解调仪内所包括的工作腔内的温度。该温度例如是通过读取设置在工作腔内的温度传感器所感测到的温度。接着,该方法300进入到步骤303,在该步骤,判定所检测到的工作腔内的温度是否满足温度阈值T。如果满足阈值T,则该方法300返回到步骤302,继续对工作腔内的温度进行检测。如果不满足阈值T,则该方法300进入到步骤304。由于光纤光栅解调仪的工作腔内的光学器件在接近室温的温度范围30℃~45℃的工作性能表现得较好,所以该阈值T可以选择温度范围30℃~45℃中的任何一个值。另外,可以根据实际的外界的温度情况,设置一个阈值T。例如,如果外面比较冷,该阈值T可以设置得倾向于45℃,例如44℃;而如果外面比较热,则该阈值T可以设置得倾向于30℃,例如31℃。该阈值也可以根据实际工作的考虑而设置成不同的温度值。

在方法300的步骤304中,如果所检测到的工作腔内的温度低于所设置的阈值,则需要调整温度控制电路的输出功率,以升高工作腔内的温度;如果所检测到的工作腔内的温度高于所设置的阈值,则需要调整温度控制电路的输出功率,以降低工作腔内的温度。

在一个实施例中,所述温度控制系统包括的加热制冷器采用半导体制冷器。当温度传感器的反馈信号所指示的最高温度高于所设置的阈值T,温度控制电路发信号至半导体制冷器,增加半导体制冷器的输出功率,相应地降低工作腔内的温度。通过这样的方式,使得工作腔内的温度维持在不高于所设置的阈值T,以使得工作腔内的各光学器件的工作性能稳定。为了使得工作腔内的最高温度不高于所设置的阈值T,温度控制电路向半导体制冷器施加正向电流并逐渐增大所施加的电流的大小。

当温度传感器所反馈的信号指示最低温度低于所设置的阈值T,温度控制电路发信号至半导体制冷器,增加半导体制冷器的输出功率,相应地升高工作腔内的温度。通过这样的方式,使得工作腔内的温度维持在不低于所设置的阈值T,以使得工作腔内的各光学器件的工作性能稳定。为了使得工作腔内的最低温度不低于所设置的阈值T,温度控制电路向半导体制冷器施加反向电流并逐渐增大所施加的电流的大小。

在一个实施例中,所述温度控制系统制包括制冷器和加热器。当温度传感器的反馈信号所指示的最高温度高于所设置的阈值T,温度控制电路发信号至制冷器,增加制冷器的输出功率,相应地降低工作腔内的温度。通过这样的方式,使得工作腔内的温度维持在不高于所设置的阈值T,以使得工作腔内的各光学器件的工作性能稳定。

当温度传感器指示的最低温度低于所设置的阈值T,温度控制电路发信号至加热器,增加加热器的输出功率,相应地升高工作腔内的温度。通过这样的方式,使得工作腔内的温度维持在不低于所设置的阈值T,以使得工作腔内的各光学器件的工作性能稳定。

在调整温度控制电路的输出功率之后,可以返回到步骤302,开始立即再次检测工作腔内的温度;也可以设置一个延迟,例如1-5分钟,之后再次检测工作腔内的温度。

然后,该方法300重复上述步骤,以确保工作腔的温度等于或者接近所设置的阈值。

在一个优选实施例中,确定工作腔内的温度满足阈值的步骤303还可以包括判断工作腔内的温度是否处于一个温度范围,该温度范围包括上限温度和下限温度。例如,该温度范围是30℃~45℃,此时上限温度是45℃,下限温度是30℃。如果所检测到的温度处于所设定的温度范围,则该方法300返回到步骤302继续检测工作腔内的温度。否则,该方法300进入到步骤304,调整温度控制电路的输出功率,以便升高或者减低工作腔内的温度,从而使得工作腔的温度落在所设定的温度范围内,例如30℃~45℃。调整温度控制电路的输出功率的方式可以参照上述的方式进行,以使得工作腔的温度处于所设置的温度范围。

这里所设定的温度范围未必一定要严格限制在30℃~45℃这个温度范围,也可以例如是31℃~44℃,或者更窄些,或者更宽些。对该温度范围的设定可以进一步参考工作腔内的光学器件的工作参数,予以调整。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法.pdf_第1页
第1页 / 共13页
一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法.pdf_第2页
第2页 / 共13页
一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法.pdf_第3页
第3页 / 共13页
点击查看更多>>
资源描述

《一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种光纤光栅解调仪及其温度控制方法.pdf(13页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

本发明涉及光纤光栅解调仪及其温度控制方法,该光纤光栅解调仪包括:温度控制系统;工作腔,包括光纤光栅解调仪的光学器件;保温层,包裹所述工作腔,用于隔离所光学器件与工作腔外部的热交换;其中所述温度控制系统与所述工作腔耦合,用以调节所述工作腔内的温度。采用本发明使得光纤光栅解调仪的工作温度范围大大地得到了扩展。。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 物理 > 测量;测试


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1