[發明專利]一種偏振干涉式無源光纖溫度傳感器

在審

• 申請號: 201810250496.6
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108254101A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 趙俊;雷筆;孫小菡
• 申請（專利權）人: 南京曦光信息科技有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發明公開了一種偏振干涉式無源光纖溫度傳感器。其包括：光源、光分路器、信號處理單元以及n條溫度傳感通道；光分路器將光源發出的光信號分為n+1路，其中一路經光電轉換后作為參考信號輸入信號處理單元，另外n路作為檢測光分別輸入n條溫度傳感通道；每條溫度傳感通道均包括一個光環形器、一個光電探測器、一條單模傳輸光纖、一個光纖溫度傳感探頭；光纖溫度傳感探頭包括依次連接的起偏器、傳感保偏光纖、反光鏡，起偏器為傾斜保偏光纖光柵，傾斜保偏光纖光柵的快軸/慢軸與傳感保偏光纖的快軸/慢軸呈θ角熔接；信號處理單元用于對n條溫度傳感通道的檢測信號及參考信號進行處理以獲得溫度信息。本發明具有結構簡單、成本低、可擴展的優點。

技術領域

本發明涉及一種溫度傳感器，尤其涉及一種偏振干涉式無源光纖溫度傳感器。

背景技術

有源式傳感器本征不安全，不適合高電磁干擾、易燃、易爆、供電困難等領域的應用需求。光纖傳感技術是近年來發展起來的尖端監測技術，具有無源、可遠距離傳輸、成本低、耐腐蝕、抗電磁干擾、輕便靈巧等優點。

光纖測溫技術是光纖傳感領域中研究與開發較為活躍的技術，在強電磁場、高頻場、微波場以及供電困難等環境中應用非常普遍。目前廣泛使用的光纖溫度傳感器有光纖光柵溫度傳感器、分布式溫度傳感器、熒光光纖溫度傳感器等幾種。但多存在測溫范圍窄、傳輸距離短、解調原理復雜，價格昂貴等問題。

保偏光纖是利用波導的形狀雙折射或應力雙折射來實現偏振保持的。當環境溫度發生變化時，溫度雙折射效應會導致保偏光纖本征模之間的位相差隨溫度變化。因此，基于保偏光纖的溫度雙折射及偏振干涉效應可以實現高靈敏度的溫度測量。采用特殊的材料及封裝工藝，可滿足電力、石油、化工、煤炭、航天、軌道交通等不同領域的低成本、高精度、遠距離、快速響應溫度測量需求。

然而現有基于保偏光纖的光纖溫度傳感器普遍存在結構復雜、實現成本較高、系統擴展性差的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術不足，提供一種偏振干涉式無源光纖溫度傳感器，具有結構及解調原理簡單、成本低、系統可擴展、抗振及抗電磁干擾能力強、響應速度快、測量精度高、分辨率高、傳輸距離不受限制等優點。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種偏振干涉式無源光纖溫度傳感器，包括：光源、光分路器、信號處理單元以及n條溫度傳感通道，n為大于1的正整數；所述光分路器將光源發出的光信號分為n+1路，其中一路經光電轉換后作為參考信號輸入信號處理單元，另外n路作為檢測光分別輸入所述n條溫度傳感通道；每條溫度傳感通道均包括一個光環形器、一個光電探測器、一條單模傳輸光纖、一個光纖溫度傳感探頭，所述光環形器的a、b、c端口分別連接檢測光、單模傳輸光纖的一端、光電探測器的輸入端，單模傳輸光纖的另一端經與光纖溫度傳感探頭連接，光電探測器的輸出端連接信號處理單元；所述光纖溫度傳感探頭包括依次連接的起偏器、傳感保偏光纖、反光鏡，所述起偏器為傾斜保偏光纖光柵，傾斜保偏光纖光柵的快軸/慢軸與傳感保偏光纖的快軸/慢軸呈θ角熔接，θ角大于0度，小于90度；所述信號處理單元用于對n條溫度傳感通道的檢測信號及參考信號進行處理以獲得溫度信息。

優選地，所述反光鏡為鍍于所述傳感保偏光纖末端端面上的介質全反射膜。

優選地，所述傾斜保偏光纖光柵傾角為45°，柵區長度大于5mm，工作波段為1310nm及1550nm，消光比大于25dB。

優選地，所述光分路器為PLC型光分路器。

優選地，所述θ角為45度。

相比現有技術，本發明技術方案及其優選或進一步改進技術方案具有以下有益效果：