[发明专利]长距离自适应的荧光光纤测温装置及方法

摘要

长距离自适应的荧光光纤测温装置，其特征在于：该装置包括控制模块、激励光源、波分复用模块、光纤、光纤探头、程控放大模块和光纤转换模块；控制模块连接激励光源，激励光源连接波分复用模块，波分复用模块连接光纤和光纤转换模块，光纤连接光纤探头，光电转换模块连接程控放大模块，程控放大模块连接控制模块。本发明的优点是通过自适应调节程控放大器的增益，能够很好的测量荧光的信号，对于很微弱的荧光信号也能够自适应的进行放大，能够达到温度解调的标准，通过此方法可以延长荧光光纤探头的长度，使荧光光纤测温装置很好的应用于各种领域，对于需要长距离测量并且电磁环境非常恶劣的环境尤其重要。

主权项

1.长距离自适应的荧光光纤测温方法，其特征在于：该方法利用如下装置实现：该装置包括控制模块(1)、激励光源(2)、波分复用模块(3)、光纤(4)、光纤探头(5)、程控放大模块(6)和光电转换模块(7)；控制模块(1)连接激励光源(2)，激励光源(2)连接波分复用模块(3)，波分复用模块(3)连接光纤(4)和光电转换模块(7)，光纤(4)连接光纤探头(5)，光电转换模块(7)连接程控放大模块(6)，程控放大模块(6)连接控制模块(1)；该方法利用控制模块设定一个初始的放大增益值，通过控制模块检测荧光的信号是否达到温度解调的标准，如果信号达不到检测标准，则调节程控放大模块的增益，反之亦然；该方法是通过检测荧光信号的强度大小，根据强度的具体数值设定程控放大器的具体的增益值，如果荧光信号小于设定的阈值，则调节程控放大器的参考电压，将荧光信号进行放大，使之达到能够进行温度解调的标准，反之则将程控放大器的增益调小，从而实现自动调节，当用户接入不同长度的光纤探头时，荧光光纤测温装置调节程控放大器的增益，使之能够自适应不同长度的光纤探头，使荧光光纤测温装置能更好的应用于长距离测温的环境；具体的调节过程采用比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节，该方法通过调节D/A输出电路12输出的电压值来自动调节程控放大模块的增益，已知模拟的PID公式为：u(t)为D/A输出电路12输出的电压值；e(t)为荧光强度设定值与实际检测到的强度值的差值；K_p为比例放大系数；T_i为积分时间常数；T_d为微分时间常数；为了用单片机实现PID控制规律,当采样时间T很小时通过离散化将这一方程直接化为差分方程，用一阶差分代替一阶微分，用累加代替积分，这时用矩形或梯形积分作为连续积分的近似值，用矩形积分时得到数字式PID，其公式如下：T为采样周期；由于要不断的累加e_j，增加了计算量，所以公式2又能够转换为增量式算法：e_k：当前荧光强度设定值与实际检测到的强度值的差值；e_k‑1：上次荧光强度设定值与实际检测到的强度值的差值；e_k‑2：上上次荧光强度设定值与实际检测到的强度值的差值；这样根据近三次的误差就能够进行PID的自动调节，根据实际检测到的荧光信号强度自动调节程控放大模块的增益，实现自动适应光纤探头长度的目的。