[發明專利]一種并列式多波長多參量同時測量的系統

在審

• 申請號: 201710246600.X
• 申請日: 2017-04-16
• 公開（公告）號: CN106918366A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 王麗;閆歡歡
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D5/353
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

技術領域

本發明涉及一種實現多波長多參量同時測量的系統，屬于光電子、激光和自動化測量技術領域。

背景技術

1966年，高錕首先提出光纖的概念，到1970年美國康寧公司率先拉制出損耗在20dB的光纖，使得光纖成為家喻戶曉并在多領域廣泛應用的傳輸媒介。伴隨著光纖通信技術的發展，人們意識到光纖不僅可以作為光波的傳播介質，而且光波在光纖中傳播時，光波的振幅、相位、偏振態、波長等特征參量會隨著溫度、壓力、磁場、電場、位移、轉動等外界因素的作用而直接或間接地發生變化，因而無需任何中間級就能把外界的作用與光纖內的導光性質相聯系，可作為一種新的傳感元件來探測各種物理量。光纖傳感技術是利用外界因素使光在光纖中傳播時光強、相位、偏振態和波長等參量的變化，從而對外界因素進行檢測和信號傳輸的技術。隨著光纖拉制技術的不斷提高，光纖傳感被迅速的應用到航天器，生物醫學，地球動力學，化學檢測，民用工程以及軍用監控及警告技術等多個領域。多波長多參量同時測量系統能夠使光纖傳感器更好的應用到人們的生產生活中。

寬帶光源以及高靈敏度的探測器的出現對光纖傳感技術起到了極大的推動作用。光纖從最簡單的通光到實現光纖通訊、再到光纖傳感，光纖的作用朝著多樣化，功能化的方向發展。常見的光纖傳感有很多。例如，用熊貓光纖做應力傳感，用光纖光柵做溫度傳感，用特殊的光子晶體光纖做液體折射率的測量。多參量多波長測量系統將不同的光纖傳感探頭結合起來實現多個參量的同時測量。多波長多參量系統就是實現光纖傳感多功能化，系統化，自動化的系統。

多參量測量系統，成功的避免了多參量交叉敏感和普通的光纖傳感器參量測量單一的問題，而且將光纖傳感實現系統化，集成化，自動化。拓寬了傳感器的應用范圍，可以根據具體的需要，級聯相應的傳感器。系統化的傳感技術，使得傳感精度大大提高。級聯后的傳感器與光譜分析儀和電腦相連。可以實現參量的自動化控制。

發明內容

本發明的目的在于解決傳感器測量參量單一，且避免了多參量交叉敏感以及參量測量不夠智能化，自動化的問題。提供了一種在傳感檢測中實時對多參量進行檢測和反饋的系統，實現了對多參量測量實時自動化檢測。本系統利用波分復用器(WDM)把傳感光路分成多路，并且和計算機相連，實現了多參量同時測量并且可以遠距離自動檢測和反饋，最終達到自動化遠距離監控多參量的目的。本發明系統也可以對同一參量實現多路光路同時檢測，從而大大提高參量檢測的準確度和速度。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

多參量實時自動化檢測系統包括第一寬帶光源(1)、第二寬帶光源(2)、第一WDM(3)、第二WDM(7)、第三WDM(10)、第四WDM(12)、光譜分析儀(4)、計算機(5)、3dB耦合器(6)、第一敏感光纖(8)、第二敏感光纖(9)、第三敏感光纖(11)、第四敏感光纖(13)。

第一寬帶光源(1)和第二寬帶光源(2)并聯設置，第一寬帶光源(1)和第二寬帶光源(2)均與第一WDM(3)連接，第一寬帶光源(1)、第二寬帶光源(2)和第一WDM(3)構成波分復用的過程；第一WDM(3)通過3dB耦合器(6)連接第二WDM(7)和第三WDM(10)，第二WDM(7)和第三WDM(10)為并列關系，3dB耦合器(6)與第二WDM(7)連接，第一敏感光纖(8)和第二敏感光纖(9)通過并聯的方式連接在第二WDM(7)上；第三WDM(10)和第三敏感光纖(11)連接，第三WDM(10)和第四WDM(12)連接，第四WDM(12)和第四敏感光纖(13)連接，第N個WDM連接第N-1個WDM，第N個WDM連接第N個敏感光纖，N取正整數。3dB耦合器(6)將第二WDM(7)和第三WDM(10)中返回來的光譜傳入光譜分析儀(4)；光譜分析儀(4)與計算機(5)連接；

連接的WDM的個數N以及WDM后所連的敏感光纖的個數N都根據所需探測的參量決定。

根據敏感光纖的種類接入不同的光源。

用戶通過光譜分析儀(4)上的光譜觀察敏感光纖周圍的情況，也能通過計算機(5)上顯示出來的外界參量的值對所監控的參量有直觀的展示。