CN2869788Y - 基于长周期光纤光栅对传感器的复用和解调装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于长周期光纤光栅对传感器的复用和解调装置。本实用新型包括并联的n个不同光栅中心距离的LPGP传感器，其输入端均通过光纤耦合器与宽带光源光信号连接，输出端均与另一个光纤耦合器光信号连接。光单向隔离器输入端与另一个光纤耦合器光信号连接，其输出端和光电二极管的输入端与3－dB光纤耦合器的一端光信号连接，光电二极管的输出端与数据采集卡电连接。3－dB光纤耦合器的另一端分别与两个光纤准直器光信号连接，对应两个光纤准直器位置设有两个反射镜，其中一个反射镜通过步进电机控制其位置移动。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感技术领域，特别涉及了一种基于长周期光纤光栅对传感器的复用和解调装置。
背景技术
在光纤传感领域，长周期光纤光栅对(long-period grating pair，LPGP)由于其对微弯、温度、应力、折射率变化非常敏感，而成为业内一个十分重要的传感器件，尤其适用于液体折射率的高精度测量。利用第一个长周期光纤光栅将光纤芯层光能量耦合一半到光纤包层，经过一段路程的传播再由第二个光栅耦合回芯层，与另一半经过芯层的光汇合，长周期光纤光栅对事实上构成了一个以光纤芯层和包层为两臂的马赫-曾德(M-Z)干涉仪。由于光纤包层有效折射率受外界折射率的影响，该M-Z干涉仪两臂的光程差对外界折射率变化非常敏感。利用波长调制的方法，UK的T.Allsop将一个LPGP用于折射率传感，得到了1.8×10-6的精度。国内浙江大学运用拉锥和刻蚀技术，对光栅对中间的那段光纤进行处理，提高外界折射率对包层折射率的影响程度，使测量灵敏度提高了五倍以上。但是长周期光纤光栅，其频谱特征为多个透射损耗峰并存，且每个损耗峰的频域带宽相对较宽(数十nm)，在频域上无法实现复用和解调。尽管长周期光纤光栅本身具有对微弯、温度、应力、折射率敏感的传感特性，但它很少被用于分布式测量。同样道理，目前为止，还没有人提出一种高效廉价的基于长周期光纤光栅对传感器的复用和解调装置。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提出了一种基于长周期光纤光栅对传感器的复用和解调装置的技术方案。
本实用新型包括并联的n(n≥2)个不同光栅中心距离的LPGP传感器，其输入端均通过光纤耦合器与宽带光源光信号连接，输出端均与另一个光纤耦合器光信号连接。光单向隔离器输入端与另一个光纤耦合器光信号连接，其输出端和光电二极管的输入端与3-dB光纤耦合器的一端光信号连接，光电二极管的输出端与数据采集卡电连接。3-dB光纤耦合器的另一端分别与两个光纤准直器光信号连接，对应两个光纤准直器位置设有两个反射镜，其中一个反射镜通过步进电机控制其位置移动。
本发明主要适用于多路复用LPGP传感器信号的解调，空间分辨率高达数十微米，最大解调信道数达数百，通过对干涉信号的处理可达到很高的测量精度，同时相比那些光谱仪等频域测量仪器，具有成本低廉的优点，适合集成化和仪器化。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，并联的多个不同光栅中心距离(L)的LPGP传感器3输入端分别通过光纤耦合器2与宽带光源1光信号连接，输出端与另一个光纤耦合器4光信号连接。光单向隔离器5输入端与光纤耦合器4光信号连接，其输出端与和光电二极管10的输入端与3-dB光纤耦合器6的一端光信号连接，光电二极管10的输出端与数据采集卡11电连接。3-dB光纤耦合器6的另一端分别与两个光纤准直器7光信号连接，对应两个光纤准直器7位置设有两个反射镜8，其中一个反射镜通过步进电机9控制其位置移动。将上述多个LPGP传感器3作为微弯传感器预埋在被监测建筑物中，宽带光源1和信号解调部分都在监测中心，宽带光通过单模光纤进入多个LPGP传感器3，再由单模光纤将信号光传回监测中心进行信号解调与处理。
工作时，宽带光源通过光纤耦合器将光强平均分配到多个不同光栅中心距离的LPGP传感器，每个LPGP传感器中的光信号引入不同的光程差；携带各路LPGP传感信息的信号光由光纤耦合器汇合到一根单模光纤，完成传感信号的多路复用。多路复用后的传感信号经过一个光单向隔离器进入一个3-dB光纤耦合器，3-dB光纤耦合器将光信号分成等光强的两束；两束等光强的信号光分别通过光纤准直器入射到反射镜上并反射耦合回光纤；通过控制其中一个反射镜的位置移动，使两路信号光之间引入另一个入光程差，并产生扫描，从而补偿不同光栅中心距离的LPGP传感器引入的光程差。单向隔离器的作用主要是防止反射光对光源的破坏作用。补偿后的两路光信号在3-dB耦合器中汇合干涉，干涉信号经3-dB耦合器的一臂，由光电二极管转化为电信号，由数据采集卡采集，完成解调。
Claims (1)
1、基于长周期光纤光栅对传感器的复用和解调装置，包括n个并联的LPGP传感器(3)，其中n≥2，其特征在于所述的每个LPGP传感器(3)的光栅中心距离不同，其输入端均通过光纤耦合器(2)与宽带光源(1)光信号连接，输出端均与另一个光纤耦合器(4)光信号连接；光单向隔离器(5)输入端与光纤耦合器(4)光信号连接，其输出端和光电二极管(10)的输入端分别与3-dB光纤耦合器(6)的一端光信号连接，光电二极管(10)的输出端与数据采集卡(11)电连接；3-dB光纤耦合器(6)的另一端分别与两个光纤准直器(7)光信号连接，对应两个光纤准直器(7)位置设有两个反射镜(8)，其中一个反射镜通过步进电机(9)控制其位置移动。
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| CN102102999A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-06-22 | 华中科技大学 | 基于非等间隔弱布拉格反射光纤光栅阵列的传感复用*** |
| CN101383676B (zh) * | 2008-10-14 | 2012-07-04 | 李东升 | 采用码分多址实现光纤光栅自相关数字解调方法及其*** |
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