[發明專利]一種基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統

無效

• 申請號: 201310228435.7
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103322934A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 江鶯;曾捷;梁大開;曹海東;張先輝;石慶華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統。

背景技術

雙折射光纖環鏡以其制作簡單、靈敏度高、成本低、偏振無關等優勢，在應變、溫度、位移、彎曲等傳感測量領域得到廣泛的應用。靈敏度是傳感器的重要指標之一，一直受到學者的關注，其中，部分學者提出通過盡可能采用較高雙折射率的雙折射光纖的方式來提高系統的應變靈敏度，也有部分學者提出通過結構創新來提高雙折射光纖環鏡的應變靈敏度，但結構創新方法，在改善雙折射光纖環鏡應變靈敏度的同時，也增加了系統的成本和系統的復雜性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠在不增加系統復雜性的前提下,有效提高雙折射光纖環鏡應變靈敏度的基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明提出了一種基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統，包括光纖耦合器、雙折射光纖、光源和光譜儀，其中，雙折射光纖的兩端分別與光纖耦合器的兩個輸出臂相連接，光源與光纖耦合器的光源輸入端口相連接，光譜儀的輸入端與光纖耦合器的干涉光譜輸出端口相連接；所述雙折射光纖是雙折射率為7.7024×10^-6～2×10^-4的雙折射光纖。

作為本發明的一種優選技術方案：所述光纖耦合器為3dB光纖耦合器。

作為本發明的一種優選技術方案：所述光源為寬帶光源。

本發明所述一種基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

（1）本發明設計的基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統，采用雙折射率在7.7024×10^-6～2×10^-4范圍內的雙折射光纖，使得整個軸向應變測量系統在控制成本且不增加系統復雜性的同時，能夠有效提高雙折射光纖環鏡的應變靈敏度；

（2）本發明設計的基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統中，針對雙折射光纖的選取，改變了本領域技術人員一貫通過較高雙折射率的雙折射光纖來提高系統的應變靈敏度的方式，采用了相對較低雙折射率的雙折射光纖構成軸向應變測量系統，有效提高了雙折射光纖環鏡的應變靈敏度，具有顯著的進步性。

附圖說明

圖1是本發明提出的軸向應變測量方法的系統實施示意圖；

圖2是監測點波長變化與應變的關系仿真圖；

圖3是0με軸向應變和200με軸向應變情況下的干涉光譜仿真圖；

圖4是示例波峰A、B軸向應變靈敏度隨監測點波長變化的關系仿真圖；

圖5是雙折射率取值范圍為7.7024×10^-6～10.2×10^-4的雙折射光纖的軸向應變靈敏度隨雙折射率變化的仿真圖。

其中，1.光源，2.光譜儀，3.光纖耦合器，4.雙折射光纖，5.光源輸入端口，6.干涉光譜輸出端口，7.輸出臂，8.輸出臂。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發明提出了一種基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統，包括光纖耦合器、雙折射光纖、光源和光譜儀，其中，雙折射光纖的兩端分別與光纖耦合器的兩個輸出臂相連接，光源與光纖耦合器的光源輸入端口相連接，光譜儀的輸入端與光纖耦合器的干涉光譜輸出端口相連接；所述雙折射光纖是雙折射率為7.7024×10^-6～2×10^-4的雙折射光纖。

作為本發明的一種優選技術方案：所述光纖耦合器為3dB光纖耦合器。

作為本發明的一種優選技術方案：所述光源為寬帶光源。

本發明設計的基于雙折射光纖環鏡的軸向應變測量系統，采用雙折射率在7.7024×10^-6～2×10^-4范圍內的雙折射光纖，使得整個軸向應變測量系統在控制成本且不增加系統復雜性的同時，能夠有效提高雙折射光纖環鏡的應變靈敏度。

基于以上設計的軸向應變測量系統，采用如下步驟進行軸向應變的測量。

步驟1.將雙折射光纖粘貼在被測物體上，通過光譜儀測量其干涉光譜；

步驟2.在被測物體未受任何應變的情況下，即雙折射光纖未受任何應變的情況下，在干涉光譜上，尋找波長最長的一個光功率峰值點，作為最佳監測點；

步驟3.對被測物體增加軸向應變，獲取應變值與對應最佳監測點波長的數據，并對該數據線性回歸擬合一次曲線方程；