[發明專利]基于波分復用的光纖衰蕩腔傳感陣列裝置

有效

• 申請號: 201310320406.3
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103389120A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 劉盛春;李若明;張金濤;張云龍;李坤
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G01D5/38
• 分類號: G01D5/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光纖傳感測量技術領域，它涉及傳感器網絡化系統。

背景技術

光腔衰蕩(ringdown)技術在20世紀80年代被提出后，就被人們廣泛的研究和使用，特別是在微量變化測量方面的應用。光電子技術和光通信技術的快速發展，促使以光纖為基礎的傳感器得到更為廣泛的應用，于是在2001年，G.Stewart等首次提出光纖環形衰蕩腔系統，并將其用于應力、壓力和微量氣體等方面。

由于光纖傳感器具有價格低廉、輕便、耐酸堿、抗腐蝕和抗電磁干擾等優良特性，基于光纖結構的環形腔衰蕩(ringdown)傳感器因此受到廣泛的關注。這種技術也被稱為光纖衰蕩(ringdown)腔技術，它是利用光纖環形腔內的光損耗與外界的相關物理量變化相關，通過擬合可以得出相應物理量變化信息。

這種技術被廣泛應用于壓力、折射率變化、化學及生物溶液的濃度變化、溫度變化等物理量測量上。由于在實際應用中需要多位置物理量測量，而且要求實時性，這樣就需要多個光纖衰蕩(ringdown)腔傳感器同時測量。而目前，每一個光纖衰蕩(ringdown)腔傳感器需要一個光源及解調光路，在多位置測量時，需要布置多個傳感器，因此需要多個光源及解調光路，成本高且資源的大量浪費。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有實時多位置同時測量中需每一個光纖衰蕩腔傳感器對應需要一個光源及解調光路所產生的成本高和資源浪費的問題，提供一種基于波分復用的光纖衰蕩腔傳感陣列裝置。

基于波分復用的光纖衰蕩腔傳感陣列裝置，它包括可調諧激光器、聲光調制器、隔離器、光電探測器、檢測單元、M個光纖衰蕩腔傳感器和M個光纖光柵，M為大于1的整數，可調諧激光器、聲光調制器和隔離器依次串接在光路中，光纖衰蕩腔傳感器包括輸入耦合器、光纖和輸出耦合器，輸入耦合器與輸出耦合器之間利用光纖連接成為一個環形閉合腔結構，一個光纖衰蕩腔傳感器的輸入耦合器對應與一個光纖光柵通過光纖串接組成一組，M組光纖衰蕩腔傳感器的輸入耦合器和光纖光柵通過光纖依次串接在一路光路中，隔離器的輸出端與所述光路的輸入端連通；M個光纖衰蕩腔傳感器的輸出耦合器通過光纖依次串接在輸出光路中，輸出光路中光信號由光電探測器接收，光電探測器的檢測信號的輸出端與檢測單元的檢測信號的輸入端連通，光電探測器的輸出端為傳感信號的輸出端。

本發明通過一個光源及解調光路實現了同時獲取M個光纖衰蕩腔傳感器傳感信號，實現了M個衰蕩腔傳感探頭復用。解決了現有單個光纖衰蕩腔傳感器的無法同時獲知多個位置的同時監測、實時測量以及多個光纖衰蕩腔傳感器需要多個光源及解調光路的問題。降低了應用傳感器陣列的成本，使衰蕩腔傳感技術的應用更加經濟實用。

附圖說明

圖1為具體實施方式一中本發明的結構示意圖，圖2為具體實施方式二中可調諧激光器的組成結構示意圖，圖3為具體實施方式三中單個光纖環形腔的衰蕩曲線，圖4為具體實施方式四中無外界環境變化時衰蕩曲線波形，圖5為具體實施方式五中有應力施加時的衰蕩曲線波形。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于波分復用的光纖衰蕩腔傳感陣列裝置，它包括可調諧激光器1、聲光調制器2、隔離器3、光電探測器4、檢測單元7、M個光纖衰蕩腔傳感器5和M個光纖光柵6，M為大于1的整數，可調諧激光器1、聲光調制器2和隔離器3依次串接在光路中，光纖衰蕩腔傳感器5包括輸入耦合器5-1、光纖5-2和輸出耦合器5-3，輸入耦合器5-1與輸出耦合器5-3之間利用光纖5-2連接成為一個環形閉合腔結構，一個光纖衰蕩腔傳感器5的輸入耦合器5-1對應與一個光纖光柵6通過光纖串接組成一組，光纖光柵6反射回來的信號光作為衰蕩腔傳感器的衰蕩信號。M組光纖衰蕩腔傳感器5的輸入耦合器5-1和光纖光柵6通過光纖依次串接在一路光路中，隔離器3的輸出端與所述光路的輸入端連通；M個光纖衰蕩腔傳感器5的輸出耦合器5-3通過光纖依次串接在輸出光路中，輸出光路中光信號由光電探測器4接收，光電探測器4的檢測信號的輸出端與檢測單元7的檢測信號的輸入端連通，光電探測器4的輸出端為傳感信號的輸出端。

本發明利用將M個光纖環形腔連接起來，并利用光纖光柵進行選波，然后輸入到相應的衰蕩腔中，保證了每個光纖衰蕩腔中的光為單一波長。