[發明專利]一種光纖光柵傳感器

無效

• 申請號: 200810124911.X
• 申請日: 2008-06-11
• 公開（公告）號: CN101603842A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 杜兵
• 申請（專利權）人: 西安金和光學科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種光纖光柵傳感器，是借助光纖和光纖光柵進行探測的傳感器，探測物理量變化的方法，這個物理量可以是溫度等等，該方法屬于傳感技術領域。

背景技術

我們知道，光纖是傳導光信號的通道，由于其結構特點，光纖對所處的環境十分敏感，如溫度的變化，使光纖收縮，結果導致它發生容易探測到的變化，如光信號的衰減增加。當光纖受到機械應力、壓力變化、電場或磁場變化時，也會發生上述的變化，因此，許多已知的傳感器，用光纖探測物理量的變化。在一部分這種傳感器中使用了光纖光柵，比較典型的是布拉格光柵。以下我們將光纖光柵稱為布拉格光柵，但并不是將本發明的應用僅僅限于布拉格光柵。

布拉格光柵作為一種波長選擇反射器，反射光譜的波長(即反射波長帶)會受應力變化的影響而產生移動，通過對反射波長帶移動的監測即可知道物理量的變化情況。現有的布拉格光柵測試裝置是利用寬帶光源注入到布拉格光柵，并根據布拉格光柵對光源的反射光信號波長的變化進行的測量，但是這種方法需要昂貴的儀器對反射波長進行解調確定，該裝置包括寬帶光源和復雜的波長解調裝置，使得該裝置在實際工程應用中因高昂的成本而受到限制。

發明內容

本發明的目的是制定一種使用光纖光柵(如布拉格光柵)的傳感器，以避免上述缺陷。

為此，本發明提出了一種光纖光柵傳感器，包括寬帶光源、光纖、固定波長的濾波器、探測器和安置于光纖上的位于測量點的用于監測物理量變化的光纖光柵，其特征在于：

-固定波長的濾波器，只允許一窄的光波長帶通過，而限制其他波長通過，且其允許通過的波長帶不在光纖光柵的選擇性作用波長帶內，并與所述的選擇性作用波長帶有預設波長差值，

-寬帶光源從光纖的所謂的入射端注入探測光，探測光通過固定波長的濾波器后，只有上述的一窄的光波長帶通過，到達探測器，當被監測物理量變化達到一定量值時，位于測量點處的光纖光柵的選擇性作用波長帶至少漂移了上述的預設波長差值，從而使該選擇性作用波長帶，至少覆蓋了固定波長的濾波器允許通過的波長帶的一部分，這時，該測量點處的光纖光柵對寬帶光源入射的、可以通過固定波長濾波器的探測光信號產生了一定的反射或耗散，即通過固定波長濾波器的光信號減少，探測器探測到光信號有明顯的變化，從而探測到所述物理量的變化。

本發明是探測受監測物理量變化的一種光纖光柵傳感器，是利用了透射光信號的變化，確定所述測量點的物理量的變化：如果在一個光纖光柵附近的受監測的物理量發生了變化，且發生的變化達到了我們關心的程度，這時光纖光柵的選擇性作用波長帶至少漂移了預設波長差值，從而使該選擇性作用波長帶至少覆蓋了可以通過固定波長濾波器的波長帶的一部分，這時，該測量點處的光纖光柵就對寬帶光源入射的、可以通過固定波長濾波器的探測光信號產生了一定的反射或耗散，探測器檢測到透射光的變化，這說明有應力存在，從而可探測到相應物理量的變化。

在實際工程中，我們常常只需要獲取一部分物理量變化的數據，就可以達到我們的目標，如火災溫度報警系統中，對在25℃以下時的溫度狀態我們不是迫切需要了解，我們只需設定一個監測報警溫度，如65℃，然后在作為傳感器的光纖上的光纖光柵，測量出該光纖光柵在65℃時的選擇性作用波長帶并選取與之匹配的固定波長的濾波器，固定波長的濾波器允許通過的波長帶，與在65℃時光纖光柵的選擇性作用波長帶交叉重疊，所述光纖光柵在常溫(如20℃)時，其選擇性作用波長帶與固定波長的濾波器允許通過的波長帶有波長差，這時探測器可以探測到光信號，將該傳感器安裝在監測的地方，如倉庫等，在通常情況下，環境溫度一般不會達到65℃，所以注入傳感器光纖中的探測光信號在損失較少的通過了光纖光柵和固定波長的濾波器，在光纖的出射端的探測器可以測得透過光信號的強度，并以此為基準，只有當測量點處的溫度接近或達到65℃時，該測量點處的光纖光柵選擇性作用波長帶就會漂移并與固定波長的濾波器允許通過的波長帶交叉重疊，從而對固定波長的濾波器允許通過的探測光信號產生相當的反射或耗散，這時，探測器上會監測到透過光信號的強度的明顯的變化，從而觸發了火災溫度報警條件，達到了監測的目的。

上述事例，也可以用寬光源和波長解調裝置組成的系統來實現，該系統會獲得從常溫到報警溫度間基本連續的溫度下所有光纖光柵的數據，然后在測量點的溫度在接近或達到報警溫度時報警，可以看出該系統測試獲得了大量意義不大的數據，昂貴的儀器對維護要求也是較高的。所以在類似事例中，用寬光源和復雜的波長解調裝置組成的監測系統，相對于采用本發明方法的監測系統顯然是不經濟的。