[發明專利]一種弱反FBG-FIZEAU傳感裝置

有效

• 申請號: 201611265269.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106643841B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 張亮;董玉明;魯遠甫;焦國華;呂建成;羅阿郁
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;顧楠楠

本發明提供了一種弱反FBG?FIZEAU傳感裝置，包括用于將多個不同波長的掃描激光進行反射的傳感端和對傳感端反射的光信號進行解調從而得到測量結果的解調端；所述傳感端包括光環形器和保偏光纖，每段保偏光纖內設有與掃描激光波長數量相等的弱反FBG?FIZEAU光纖諧振腔，每段保偏光纖對應設有一個串接的光環形器；所述解調端包括多波長掃描激光器、偏振控制器、線偏器、光開關、波分復用器、光電探測器、信號分析模塊。與現有技術相比，通過測量傳感信號的條紋對比度實現高精度的解調，對波長掃描激光器的性能要求不高，而且免去了參考傳感器，系統簡單成本低。

技術領域

本發明涉及一種光纖傳感裝置，特別是一種基于條紋對比度解調的弱反-FIZEAU傳感裝置。

背景技術

光纖傳感器與電學傳感器相比具有尺寸小、適用于惡劣環境、可靠性高、易于長距離通信組網等優勢，在大型工程及建筑結構健康監測中得到了廣泛的應用。然而，光纖傳感器的傳感精度受光源功率的抖動和波長的漂移、波長標定模塊的漂移等多種解調端因素的影響。以典型光纖布拉格光柵傳感器為例，波長掃描濾波器的線性特性及波長重復性的劣化會大大降低布拉格波長的檢測精度。

現有提高光纖傳感器解調精度的方案主要是基于傳感器的特殊設計和解調算法的優化。傳感器設計方面，例如，使用DFB(Distributed Feed Back，分布反饋)光纖激光傳感器代替FBG(Fiber Bragg Grating，即為光纖光柵)傳感器，由于DFB的帶寬遠遠小于FBG，波長分辨率與FBG相比提高6個數量級以上，可大大提高解調精度。再例如，通過特殊光纖結構的設計，例如非本征型光纖 FP(Fabry-perot，法布里泊羅)腔，實現傳感信號的增敏，放大待測傳感量的靈敏度。解調算法的優化方面，例如，通過高精度的FBG尋峰算法可實現FBG解調精度達到10^-6，再例如，以PDH(Pound-Drever-Hall)鎖頻為代表的高精度解調技術，這種方法通過高精度的激光鎖頻技術提高FBG-FP傳感器解調精度。

其中，DFB光纖傳感器由于有源光纖的吸收和熔點的損耗會造成復用容量的降低，另外，DFB的波長漂移的精確測量依然依賴于高精度的解調系統，因此，系統成本較高。

經過特殊光纖結構設計傳感器，由于光纖波導結構被破壞，損耗較大，一致性較低，難以實現復用。

FBG尋峰算法容易受光源的波長功率漂移影響，對光源和波長掃描模塊穩定性要求較高，因此系統成本高。

基于PDH鎖頻的解調技術需要復雜的誤差信號計算模塊，系統較復雜，另外，為了補償激光器的不穩定性，需要使用參考傳感器進行補償，不利于傳感器小型化和封裝。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供一種弱反FBG-FIZEAU傳感裝置，提高精度同時降低系統復雜度以及成本。

本發明提供了一種弱反FBG-FIZEAU傳感裝置，包括用于將多個不同波長的掃描激光進行反射的傳感端和對傳感端反射的光信號進行解調從而得到測量結果的解調端；

所述傳感端包括光環行器和保偏光纖，每段保偏光纖內設有與掃描激光波長數量相等的光纖諧振腔，所述光纖諧振腔為弱反FBG-FIZEAU光纖諧振腔，每個光纖諧振腔構成一個傳感子單元，保偏光纖中的傳感子單元組成一組傳感單元，每段保偏光纖對應串接一個光環形器，光環形器的端口2與保偏光纖的前端連接，設置在兩段保偏光纖之間的光環形器的端口1與前一段保偏光纖的后端連接；