[實用新型]一種利用啁啾光纖光柵實現應力測量的裝置

有效

• 申請號: 201720200689.1
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN206601208U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 王旭;張玲娟;李小康
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司41107
• 代理人: 于兆惠

技術領域

本實用新型屬于應力測量裝置技術領域，具體涉及一種利用啁啾光纖光柵實現應力測量的裝置。

背景技術

光纖傳感技術由于其具有體積小、可靠性好、抗電磁干擾和耐腐蝕等優點，因此光纖傳感技術在信息采集、傳輸和傳播上都有很好地應用，越來越受研究者和各大應用產業的關注。研究內容覆蓋范圍也非常地廣泛，包括用于測量應變、振動、電流、電壓、磁場、溫度和水聲等物理量的光纖傳感器，以及利用啁啾光纖光柵實現應力的測量。

近年來，光纖光柵在偶然因素下被發現并逐漸進入人們的視野。寫入技術的快速發展成功促進了光纖光柵無源器件的迅猛發展，光纖光柵的制作技術日益發展成熟。光纖光柵實質上是通過一定的手段改變光纖纖芯的軸向折射率，使其產生周期性變化而形成的一類新型光學元件，制成的光纖光柵改變了光沿光線傳播的途徑，使其對一定波長的光具有較大的透射率，對另一部分光具有較大的發射率。光纖光柵是利用其光學特性隨溫度、應力等物理量的變化進行傳感，在軍事、國防、航天航空、工礦企業、能源、環保、工業控制、醫藥衛生、計量測試、建筑和家用電器等領域有著廣闊的市場。對于應力的測量在各個方面都有需要，而傳統測量應力的裝置由于笨重、靈敏度差和價格昂貴等缺點，很難適應當前工程和工業的需要。而設計一款成本低廉、結構簡單且靈敏度高的利用啁啾光纖光柵實現應力測量的裝置顯得尤為重要。

發明內容

本實用新型解決的技術問題是提供了一種結構簡單、成本低廉且具有較高測量精度的利用啁啾光纖光柵實現應力測量的裝置。

本實用新型為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種利用啁啾光纖光柵實現應力測量的裝置，其特征在于沿光傳輸方向依次設有通過光纖相連的980nm泵浦光源、波分復用器、摻鉺光纖、長周期光纖光柵和光纖環鏡，啁啾光纖光柵通過光纖與波分復用器相連，啁啾光纖光柵和光纖環鏡構成光纖諧振腔，光纖環鏡通過光纖依次與光電探測器和頻譜分析儀相連。

本實用新型由啁啾光纖光柵和光纖環鏡構成光纖諧振腔，配合摻鉺光纖構成激光器。其作用機理是由980nm泵浦光源提供一束光源，進入到光纖諧振腔中，在光纖諧振腔中，由于非線性增益的摻餌光纖激發出來的光在光纖諧振腔內被不斷被放大，當泵浦光源達到閾值時，通過具有低反射率的長周期光纖光柵的濾波，可以檢測到有激光的輸出，通過頻譜儀就可以看到激光拍頻信號。當長周期光纖光柵受到外界的應力變化時，長周期光纖光柵的中心波長會發生漂移，光纖激光器的工作波長進而發生改變，由于選擇的時延量大、線性度好的啁啾光纖光柵，光纖的諧振腔腔長會發生改變，導致激光拍頻頻率發生變化。通過分析拍頻頻率和激光器工作波長的關系，建立起拍頻和外界應力的對應關系，從而實現對外界應力傳感測量的目的。該裝置利用啁啾光纖光柵的時延特性，將外界應力對于長周期光纖光柵的作用轉換為可以檢測到的拍頻頻率變化,該方式簡單、易于測量，且不受光源波動和系統損耗的影響，穩定性好。

本實用新型不僅結構簡單，成本低廉，而且通過光電探測器把光信號測量轉化為電信號測量，在數據處理時變得更加方便。

附圖說明

圖1是本發明的光路連接圖。

圖中：1、啁啾光纖光柵，2、980nm泵浦光源，3、波分復用器，4、摻餌光纖，5、長周期光纖光柵，6、光纖環鏡，7、光電探測器，8、頻譜分析儀 。

具體實施方式

結合附圖詳細描述本實用新型的具體內容。如圖1所示，一種利用啁啾光纖光柵實現應力測量的裝置，沿光傳輸方向依次設有通過光纖相連的980nm泵浦光源2、波分復用器3、摻鉺光纖4、長周期光纖光柵5和光纖環鏡6，啁啾光纖光柵1通過光纖與波分復用器3相連，啁啾光纖光柵1和光纖環鏡6構成光纖諧振腔，光纖環鏡6通過光纖依次與光電探測器7和頻譜分析儀8相連。