[發(fā)明專利]溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310095458.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103196475B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅建花;張貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南林業(yè)科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D5/353
• 分類號(hào): G01D5/353
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光纖光柵是一種新型光纖無(wú)源器件。它在光纖中建立起一種空間周期性的折射率分布，使得光在其中的傳播行為得以改變和控制。人們已研制出基于布拉格、長(zhǎng)周期、啁啾、超結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)的光纖光柵傳感器，通過(guò)檢測(cè)光纖光柵波長(zhǎng)的漂移量或功率變化量，可以推測(cè)出待測(cè)物理場(chǎng)的狀態(tài)。同時(shí)光纖光柵作為傳感元件具有抗電磁干擾、耐高溫、抗腐蝕、適用于惡劣環(huán)境、能多個(gè)光柵級(jí)聯(lián)復(fù)用等優(yōu)良特點(diǎn)，已成為傳感領(lǐng)域中的一個(gè)重要傳感手段。隨著光纖光柵技術(shù)的不斷完善發(fā)展，其在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用研究越來(lái)越引起人們的重視。

但是一般的光纖光柵測(cè)量傳感系統(tǒng)測(cè)量功能較單一，當(dāng)需測(cè)量多種數(shù)據(jù)時(shí)需要購(gòu)買和使用多種儀器，給測(cè)量工作帶來(lái)了不便；也有文獻(xiàn)報(bào)道可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)物理參量的傳感結(jié)構(gòu)，又導(dǎo)致了解調(diào)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化。檢索結(jié)果表明，目前尚沒(méi)有與之一致的溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的傳感系統(tǒng)的專利報(bào)導(dǎo)，這三種測(cè)量集中于一個(gè)傳感系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域是很有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利的目的旨在利用Hybrid光纖光柵作為傳感基元，對(duì)溫度、濕度、氣體濃度等物理量進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量的信號(hào)進(jìn)行分析處理，構(gòu)成溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)。

本發(fā)明專利是一種溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)，利用Hybrid光纖光柵傳感器作為傳感探頭，對(duì)溫度、濕度和氣體濃度進(jìn)行傳感；對(duì)單一波峰進(jìn)行功率和波長(zhǎng)的解調(diào)，解調(diào)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明專利公開(kāi)了一種溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)，其技術(shù)方案如下：

這種溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)，包括寬帶光源、單模光纖、光纖光柵、光電檢測(cè)裝置，解調(diào)裝置，數(shù)據(jù)處理模塊。

溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)其特點(diǎn)是：采用光源提供光信號(hào)，用3dB光分路器以及單模光纖將光纖布拉格光柵與兩個(gè)傾斜光纖光柵連接構(gòu)成Hybrid光纖光柵，用單模光纖將光源與Hybrid光纖光柵相連接，Hybrid光纖光柵的兩個(gè)輸出端分別與波長(zhǎng)解調(diào)和功率解調(diào)的裝置相連接，解調(diào)裝置和數(shù)據(jù)處理模塊相連。

所述的光源是可調(diào)諧光源或?qū)拵Ч庠矗洳ǘ螒?yīng)能覆蓋光纖光柵的波段。

所述的Hybrid光纖光柵是由光纖布拉格光柵與兩個(gè)傾斜光纖光柵連接構(gòu)成，光纖布拉格光柵和傾斜光纖光柵的光譜相互疊加可以同時(shí)測(cè)量溫度和濕度或者溫度和氣體濃度兩種物理量，本發(fā)明專利所提出的Hybrid光纖光柵可以同時(shí)對(duì)溫度、濕度、氣體濃度分別進(jìn)行測(cè)量。

所述的兩個(gè)傾斜光纖光柵分別涂敷氣體敏感材料和濕度敏感材料，分別來(lái)檢測(cè)氣體濃度和濕度的變化，涂敷不同的氣體敏感材料可以對(duì)不同的氣體濃度的變化進(jìn)行檢測(cè)。

所述的兩個(gè)傾斜光纖光柵可以換成長(zhǎng)周期光纖光柵等其他的隨著外界折射率變化光譜或者輸出光信號(hào)功率發(fā)生變化的光纖光柵。

所述的解調(diào)裝置只需要測(cè)量單一光纖布拉格光柵峰值的功率和波長(zhǎng)，簡(jiǎn)化了傾斜光纖光柵多個(gè)波峰同時(shí)檢測(cè)的復(fù)雜解調(diào)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明專利的溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)，采用Hybrid光纖光柵作為傳感元件，對(duì)溫度、濕度和氣體濃度進(jìn)行傳感，不僅具有耐高溫、耐腐蝕和光纖光柵型傳感器測(cè)量精度高、小型化、抗干擾、易復(fù)用等特點(diǎn)，還有解調(diào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在預(yù)防污染，環(huán)境健康監(jiān)測(cè)等方面有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是傳感原理示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)一步說(shuō)明。

這種溫濕度和氣體濃度同時(shí)測(cè)量的Hybrid光纖光柵傳感系統(tǒng)，包括：光源，Hybrid光纖光柵，解調(diào)裝置，數(shù)據(jù)處理模塊，連接用單模光纖及分路用3dB光分路器。其特點(diǎn)是：采用光源提供光信號(hào)，用3dB光分路器以及單模光纖將光纖布拉格光柵與兩個(gè)傾斜光纖光柵連接構(gòu)成Hybrid光纖光柵，用單模光纖將光源與Hybrid光纖光柵相連接，Hybrid光纖光柵的兩個(gè)輸出端分別與波長(zhǎng)解調(diào)和功率解調(diào)的裝置相連接，解調(diào)裝置和數(shù)據(jù)處理模塊相連。

所述的光源是可調(diào)諧光源或?qū)拵Ч庠矗洳ǘ螒?yīng)能覆蓋光纖光柵的波段。