分布式光纤温度传感器的自校准

　　一、引言

　　AD590是典型的半导体温度传感器，它将待测的温度以luA/℃比例关系转换成电流输出，其满量程非线性误差小于0.3℃，一般情况下不需要线性化.因此该传感器使用方便，应用广泛。

　　我们在研制的分布式光纤温度传感器中采用AD590作为校准用传感器，见原理图l。在传感光纤前面抽出一断光纤缠绕在一起作为参考光纤，AD590与参考光纤接触.这样一方面可将参考光纤所处的温度由AD590测得经单片机的串行口传入做为数据处理中心的386微机;另一方面，依据分布式光纤温度传感器原理，激光器注入光纤中的窄脉冲在光纤传输过程中发生非线性效应，经定向祸合器返回到测量终端的背向散射信号中的反一Stokes光与Stokes光的强度之比与光纤相应位置所处的环境温度成指数关系，即R(T)=AexP(一her/kT)(其中V是频移、是普朗克常数，c为真空中光速，K是玻尔兹曼常数，T是绝对温度).根据背向散射光到达测量终端在时间上的先后，可以确定接收到的信号在光纤上所对应的位置。将接收到的参考段光纤上反一Stokes光与Stokes光相比的结果和由AD590测量的温度值对比，即可确定出用反一Stokes与Stokes之比测量温度的定量关系中的未知系数A，进而传感光纤上任一点所处的温度可通过测量终端在不同时刻接收到的反一Stokes和Stokes之比来定量求得，即使用一根光纤实现纤上各点处温度的分布测量。

　　二、技术关键

　　1.传感调理电路

　　AD590可视为温控电流源，配接模数转换器构成的数字化测温电路见图2。其中，模数转换器选用具有差分输入功能的ICL7135，所选时钟选择为125KHz使积分周期为80ms以提高抗工频干扰的能力。按图2中电阻设置，调节RZ可使温度与输出电压V一H成1mv/℃关系.这样，在0℃时，输出电压V川=0.273v，为从模数转换结果直读温度值，应调节R4，保证在温度为0℃时输入到模数转换器的差分电压为零。

　　应当注意，实际的调节顺序是:先调节R4，使vlL=0.273v，再调节RZ，使模数转换器输出结果与热电偶温度计读数一致。

　　2.ICL7135与单片机接D

　　由图1可知，单片机在此的任务是将经模数转换的数据接收到，再用其串行口与386微机通迅，将模数转换后的数据最终传到386微机中，所以可将ICL7135的四根数据线及高四位选通线占用8031的Pl口，采用外部中断方式接收模数转换数据.见图2。虽然个位选通信号没有输入单片机.但个位数据可依据下述原则确定:每完成一次模数转换，经五次中断依次转换结果的万、千、百、十和个位的数据送出，故如果申请中断且万、千、百和十位选通均无效，则可以断定此时数据线上的数据属个位数。考虑到五次中断后方可获得一次完整的测量结果，故可开辟一缓冲区保证传入微机的数据是正确且完整的测量结果。单片机接收1CL7135转换结果的INTO中断服务程序流程见图3a。其中.INTO在主程序中初始化为关中断。在该程序流程中.当1NTO中断是由IcL7135转换数据的个位引起时，为确保将转换结果完整传移到缓冲区中，禁止一切中断。