[發明專利]一種干涉型傳感器臂長差的測量裝置

有效

• 申請號: 201410603812.5
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104330104A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 呂武略;金曉峰;章獻民;鄭史烈;池灝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種干涉型傳感器臂長差的測量裝置，其特征在于，包括：

微波掃頻源，用于產生正弦波形式的射頻信號RF且該射頻信號RF的頻率在掃頻范圍內隨時間單調變化；

功分器，用于對所述的射頻信號RF功率平分，輸出兩路相同的射頻信號RF1～RF2；

寬譜光源，用于產生寬譜激光；

馬赫-曾德強度調制器，用于將射頻信號RF1調制到寬譜激光上，進而將寬譜激光加載至干涉型傳感器輸入端；

直流穩壓電源，用于為馬赫-曾德強度調制器提供直流偏置電壓，通過調節直流偏置電壓的大小，使馬赫-曾德強度調制器工作在線性工作點上；

高速光電探測器，用于將干涉型傳感器輸出端產生的光信號轉換成電信號；

射頻放大器，用于對所述的電信號進行放大，得到射頻信號RF3；

移相器，用于調節射頻信號RF2的相位，使其與射頻信號RF3相位相同；

混頻器，用于對相位相同的兩路射頻信號RF2～RF3進行混頻后輸出中頻信號；

低通濾波器，用于對所述的中頻信號進行濾波；

AD采樣器，用于對濾波后的中頻信號進行采樣；

測量處理器，用于根據采樣得到的中頻信號以及射頻信號RF的頻率，計算出干涉型傳感器的臂長差。

2.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的寬譜光源采用SLED光源、LED光源、ASE光源或其他干涉長度小于1mm的光源。

3.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的馬赫-曾德強度調制器基于鈮酸鋰晶體的電光效應。

4.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的微波掃頻源具有掃頻功能，其掃頻區間長度由要求的最小測量臂長差決定，其對應關系如下：

其中：L_min為要求的最小測量臂長差，f_d為掃頻區間長度，n為干涉型傳感器中光纖的折射率，k為類型參數，若干涉型傳感器為馬赫-曾德干涉儀則k＝1，若干涉型傳感器為邁克爾遜干涉儀則k＝2。

5.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的功分器采用3dB功分器，以實現射頻功率的平均分配。

6.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的微波掃頻源輸出射頻信號RF的頻率受測量處理器控制。

7.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的低通濾波器采用有源低通濾波器、RC低通濾波器或LC低通濾波器。

8.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的AD采樣器采用8至24位的AD采樣器。

9.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的射頻放大器的輸出端與混頻器的射頻輸入口相連，所述的移相器的輸出端與混頻器的本振輸入口相連。

10.根據權利要求1所述的測量裝置，其特征在于：所述的測量處理器根據以下公式計算干涉型傳感器的臂長差：

Δl=ckn|f1-f2|]]>

其中：Δl為干涉型傳感器的臂長差，c為真空中的光速，n為干涉型傳感器中光纖的折射率，k為類型參數，若干涉型傳感器為馬赫-曾德干涉儀則k＝1，若干涉型傳感器為邁克爾遜干涉儀則k＝2；f₁和f₂分別為中頻信號在掃頻范圍內相鄰兩個幅值為0的采樣點所對應射頻信號RF的頻率。