[發明專利]準分布式光纖溫度、應力傳感器及檢測儀

無效

• 申請號: 201110006737.0
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102169027A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 孫琪真;劉德明;張杰君;李曉磊;張滿亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01L1/24
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 周發軍

技術領域

本發明涉及傳感技術領域，具體涉及一種準分布式光纖溫度、應力傳感器及檢測儀。

背景技術

溫度、應力的實時監測在工程上有重要的意義。密集的溫度、應力信息采集可以應用于大型建筑的健康狀況分析與維護；也可以用于某些大型機械設備的性能監測，如飛機、輪船；還可以用于對地殼活動的監測。傳統的利用光纖的時域后向散射實現的分布式傳感可以實現分布式測量，且結構簡單，成本較低，但很難獲得足夠高的靈敏度。近來有報道基于光纖后向散射光的相位變化實現的分布式應力、溫度傳感，達到了非常高的靈敏度，然而這種方法對光源的穩定性要求極高，信號處理過程中需要大量工作來消除噪聲和干擾，難以作為一種實用的解決方案。

另外，基于布拉格光纖光柵FBG串聯構成的準分布式應力溫度傳感器已經得到了廣泛研究。但是利用FBG對形成的法布里-珀羅F-P諧振腔來實現準分布式傳感卻幾乎沒有。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、靈敏度高的溫度、應力傳感器及其檢測儀。

為解決上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、靈敏度高的溫度、應力傳感器，其原理是，不同腔長的F-P諧振腔的反射率曲線在光譜范圍內會出現周期性變化，變化周期取決于腔長，利用這一特點可以區分所串聯的每一對FBG，簡單地實現信號的解調。由一個FBG對構成的F-P諧振腔，反射系數為：

r(λ)=r1(λ)+r2(λ)eiδ(λ)1+r1(λ)r2(λ)eiδ(λ)---(1)]]>

其中λ為某一波長，r₁(λ)、r₂(λ)分布為在該波長處兩個FBG的反射率，在本發明里可以視為相等，δ(λ)為該波長處F-P諧振腔對應的相位厚度，決定于兩個FBG之間的光纖長度，并受外界所施加的應力和溫度影響。

根據上式做出反射系數在光源光譜范圍內的曲線，由于e^iδ(λ)因子的存在，反射率有一個周期性的變化，變化周期與腔長近似成反比。

基于上述原理，本發明的準分布式光纖溫度、應力傳感器，包括至少兩個串行的布拉格光纖光柵，其特征在于，兩個相鄰的布拉格光纖光柵構成的一個法布里-珀羅諧振腔，一個法布里-珀羅(F-P)諧振腔為一個傳感單元。

進一步的，所述法布里-珀羅諧振腔為多個，每個法布里-珀羅諧振腔的長度均不相等。

更加優化的，所述布拉格光纖光柵的柵區長度大于一個光柵周期、小于1毫米。

所述傳感單元直接通過相位掩膜法刻寫在普通單模光纖上。