專利名稱：一種fbg解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種FBG解調(diào)器。
背景技術(shù)：
近年來，在光纖通訊迅猛發(fā)展的帶動下，光纖傳感器作為傳感器家族中年輕的一員。以其在抗電磁干擾，輕巧，靈敏度等方面獨一無二的優(yōu)勢迅速打開了國際市場。目前， 光纖布拉格光柵(FBG)以其在光纖激光器，光通訊和光纖傳感器領(lǐng)域的優(yōu)越性和巨大應(yīng)用潛力成為近年來國內(nèi)外光纖領(lǐng)域的研究熱點。由于有波長解碼、易構(gòu)成分布式結(jié)構(gòu)、抗電磁干擾強、并且便于利用復(fù)用(波分、時分、空分)技術(shù)等諸多傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)點，可以用來測量應(yīng)變、溫度、壓力以及一切可以轉(zhuǎn)換為應(yīng)變溫度的物理量，在民用工程、航空航天、船舶、電力和石油等領(lǐng)域的安全監(jiān)測方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
盡管這樣，由于用FBG構(gòu)成的傳感系統(tǒng)，傳感量主要是以波長的微小位移為載體， 需要精密的波長或波長變化檢測裝置對波長編碼信號解調(diào)，而造成系統(tǒng)成本高，在普通領(lǐng)域難以接受。光纖光柵傳感是將外界環(huán)境，如溫度、應(yīng)變等變化量轉(zhuǎn)化成波長漂移量，于是只能利用高成本的光譜儀進行檢測。但是現(xiàn)有的光譜分析儀由于體積大、重量重、價格高、 測量分辨率低，不能滿足實際測量的需要，不適合在實際工程中應(yīng)用。有必要找到精度高、 價格低、穩(wěn)定性好的測量光纖光柵布拉格波長移動量的方法，即對每個波長編碼的信號實現(xiàn)解調(diào)。為此，國內(nèi)外已經(jīng)提出了多種檢測方案。
而本項目基于匹配光柵解調(diào)的方法，設(shè)計了一種可應(yīng)用于光纖光柵傳感解調(diào)的新型系統(tǒng)。其測量范圍大、靈敏度高、價格低、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點可為經(jīng)濟社會發(fā)展做出了貢獻。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用多個FBG級聯(lián)的方式達到測量范圍大、靈敏度高、價格低、應(yīng)用廣泛等FBG解調(diào)器。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種FBG解調(diào)器,包括一布拉格光纖光柵 FBG和一個以上的布拉格光纖光柵FBGn,所述布拉格光纖光柵FBG的接入端連接一稱合器， 在該耦合器的輸入端連接有寬帶光源，所述在每個布拉格光纖光柵FBGn的兩端分別連接有一匹配的耦合器η和一探測器η，在該探測器η的輸出端連接一放大電路η，所述每個放大電路η的輸出端交匯連接一數(shù)據(jù)采集盒。
作為優(yōu)選，所述布拉格光纖光柵FBG為傳感光柵。
作為優(yōu)選，所述每個布拉格光纖光柵FBGn為解調(diào)光柵。
本發(fā)明FBG解調(diào)裝置的有益效果是鑒于目前光纖光柵波長解調(diào)儀的價格非常高的問題，本實驗儀主要采用匹配光柵解調(diào)的方法，兩個布拉格光纖光柵分別作為傳感器和解調(diào)器，兩者為匹配光柵，被測壓力或溫度的變化將導(dǎo)致兩光柵反射光譜的彼此分離，光譜的彼此分離導(dǎo)致探測器接收到的光強度發(fā)生變化。通過記錄光強度的變化，就可以實現(xiàn)對外界物理量的檢測。并且通過多個光柵光纖級聯(lián)，編程使計算機能夠自動刪選分別測試不通波段，來達到在靈敏度高的基礎(chǔ)上擴大解調(diào)范圍的效果。最終設(shè)計出一個成本低，體積小，測量精確度高的解調(diào)儀。
為了易于說明，本發(fā)明由下述的具體實施例及附圖作以詳細描述。
圖1為本發(fā)明FBG解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)流程示意圖；圖2為本發(fā)明傳感光柵和多個級聯(lián)的解調(diào)光柵的反射譜示意圖；圖3為本發(fā)明FBG傳感器原理示意圖。
具體實施方式
如圖1所不,一種FBG解調(diào)器,包括一布拉格光纖光柵FBG和一個以上的布拉格光纖光柵FBGn，所述布拉格光纖光柵FBG的接入端連接一耦合器，在該耦合器的輸入端連接有寬帶光源，所述在每個布拉格光纖光柵FBGn的兩端分別連接有一匹配的稱合器η和一探測器η，在該探測器η的輸出端連接一放大電路η，所述每個放大電路η的輸出端交匯連接一數(shù)據(jù)采集盒。
其中，所述布拉格光纖光柵FBG為傳感光柵；所述每個布拉格光纖光柵FBGn為解調(diào)光柵。
其工作過程為從寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)過一個耦合器進入布拉格光纖光柵FBG，從這個光柵反射回的光信號通過另一個耦合器分成η路，每一路分別接一個耦合器η，然后進入布拉格光纖光柵η，經(jīng)過第二個光柵反射的光信號被一個探測器η接收，然后通過探測器 η進行光電轉(zhuǎn)換，其接收到的光強度對應(yīng)被測物理量的變化情況，由放大電路η將該電壓信號放大后，送到計算機做分析、儲存、顯示。
在這個系統(tǒng)中，布拉格光纖光柵FBG作為傳感器,而多個級聯(lián)的FBGn作為該系統(tǒng)的解調(diào)器。傳感光柵與解調(diào)光柵兩者為匹配光柵，被測壓力或溫度的變化將導(dǎo)致兩光柵反射光譜的彼此分離，光譜的彼此分離導(dǎo)致探測器η接收到的光強度發(fā)生變化。通過記錄光強度的變化，就可以實現(xiàn)對外界物理量的檢測。通常情況下只用兩個匹配光柵，那么解調(diào)的范圍有限，而我們利用多個FBGn級聯(lián)的方式能夠有效的解決這個問題。
如圖2所示，通過改變應(yīng)力而引起傳感光柵的正應(yīng)變。級聯(lián)的匹配光柵反射的光信號分別被探測器η接收，其強度正比于傳感光柵反射譜和其對應(yīng)匹配光柵反射譜的卷積值。傳感光柵的中心波長位置分別與級聯(lián)的匹配光柵的上升沿或者下降沿發(fā)生相交時，對應(yīng)的探測器η才能有線性電壓輸出。
由于傳感和解調(diào)光柵都是同類型的光柵，其溫漂特性相同。所以當(dāng)被測物理量為應(yīng)變時，只要保持傳感和解調(diào)光柵處于相同的環(huán)境溫度下，即使環(huán)境溫度發(fā)生變化，光柵反射譜間的相對位置不會發(fā)生變化，從而抑制了溫度變化引起的測試誤差。
如圖3所示，光纖光柵是一種波長選擇性反射器，它的反射波長，即布拉格波長會受到施于其上的溫度和應(yīng)變的影響而發(fā)生變化。利用光纖光柵對溫度和應(yīng)變的效應(yīng)，通過一些輔助的機敏結(jié)構(gòu)，還可以實現(xiàn)其他多種參數(shù)的檢測。
在熟悉了光纖光柵的特性、原理、應(yīng)用等基礎(chǔ)上，設(shè)計一個低成本的光纖光柵解調(diào)儀通過多個光纖光柵級聯(lián)，編程使計算機能夠自動刪選，分別測試不同波段。以達到在靈敏度高的基礎(chǔ)上擴大解調(diào)范圍的效果。從級聯(lián)的FBGn出來的反射光經(jīng)探測器η將光強的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，再經(jīng)放大電路η放大至O 5ν變化的電壓，并通過數(shù)據(jù)采集盒送往計算機進行數(shù)據(jù)采集，實時地分析處理數(shù)據(jù)并顯示對應(yīng)的應(yīng)變量。所建立的實驗系統(tǒng) 穩(wěn)定可靠，成本低，體積小，測量精確度高。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種FBG解調(diào)器,其特征在于包括一布拉格光纖光柵FBG和ー個以上的布拉格光纖光柵FBGn，所述布拉格光纖光柵FBG的接入端連接ー耦合器，在該耦合器的輸入端連接有寬帶光源，所述在姆個布拉格光纖光柵FBGn的兩端分別連接有一匹配的稱合器η和一探測器η，在該探測器η的輸出端連接ー放大電路η，所述每個放大電路η的輸出端交匯連接一數(shù)據(jù)采集盒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FBG解調(diào)器，其特征在于所述布拉格光纖光柵FBG為傳感光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FBG解調(diào)器，其特征在于所述每個布拉格光纖光柵FBGn為解調(diào)光柵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種FBG解調(diào)器，包括一布拉格光纖光柵FBG和一個以上的布拉格光纖光柵FBGn，所述布拉格光纖光柵FBG的接入端連接一耦合器，在該耦合器的輸入端連接有寬帶光源，所述在每個布拉格光纖光柵FBGn的兩端分別連接有一匹配的耦合器n和一探測器n，在該探測器n的輸出端連接一放大電路n，所述每個放大電路n的輸出端交匯連接一數(shù)據(jù)采集盒；本發(fā)明基于匹配光柵解調(diào)的方法，設(shè)計了一種可應(yīng)用于光纖光柵傳感解調(diào)的新型系統(tǒng)。通過多個光纖光柵級聯(lián)，編程使計算機能夠自動刪選，分別測試不同波段，以達到在靈敏度高的基礎(chǔ)上擴大解調(diào)范圍的效果。其測量范圍大、靈敏度高、價格低、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。
文檔編號G01D5/26GK102980598SQ20121043271
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月3日
發(fā)明者霍小衛(wèi) 申請人:河南銳騎文化傳播有限公司