[發明專利]一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡

在審

• 申請號: 201810765631.0
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108827913A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 劉玉芳;王芳;馬濤;楊亞萍;高陽;王旭;李蕾
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

1.一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡，設置于氣室內，其特征在于：沿光信號的傳輸方向依次設置有信號發生器、激光調制器、激光源、隔離器、光纖放大器、耦合器、光纖延遲線、光纖環、光纖合束器、光電探測器及示波器，其中，信號發生器、激光調制器和激光源之間由線路連接，光電探測器與示波器之間用線路連接，其它器件之間都由單模光纖連接；所述耦合器、光纖延遲線及光纖環均有多個，各個光纖環均形成衰蕩腔，經光纖放大器放大后的激光源依次進入各個光纖環的衰蕩腔內，每個光纖環的輸入端和輸出端分別設置有第一耦合器和第二耦合器，每個光纖環上均設有濕度傳感單元，光信號都是從光纖環上的第一耦合器的低分光比端進入，經過濕度傳感單元和第二耦合器，經每個光纖環上的第二耦合器的低分光比端輸出，進入光纖合束器，相鄰兩個光纖環之間設有光纖延遲線，各個光纖環的長度不同，各個光纖延遲線的長度也不同，各個光纖環分別設置于氣室的不同位置，從而實現對氣室不同位置的濕度的測量；

所述耦合器的分光比為99％：1％，被光纖放大器放大的脈沖激光經第一光纖環上的第一耦合器分成兩路，一路經第一光纖環上的第一耦合器的1％功率輸出端口進入第一光纖環的衰蕩腔中，經過濕度傳感單元后，經第一光纖環上的第二耦合器的1％端輸出，第一光纖環上的第一耦合器和第一光纖環上的第二耦合器的99％功率端口熔接在一起；另一路依次經第一光纖環上的第一耦合器的99％功率端口和第一光纖延遲線進入第二光纖環上的第一耦合器中，與第一光纖環一樣，經由濕度傳感單元和第二光纖環上的第二耦合器的1％端輸出，第二光纖環上的第一耦合器和第二光纖環上的第二耦合器的99％功率端口熔接在一起，以此類推，光信號分別接入各個傳感單元，相鄰兩個光纖環之間接入光纖延遲線，每個光纖環的輸出均接入光纖合束器，再由光電探測器轉換成電信號，顯示在示波器上。

2.如權利要求1所述的一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡，其特征在于：每個光纖延遲線均由單模光纖構成，各個光纖延遲線的長度各不相同。

3.如權利要求2所述的一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡，其特征在于：所述光纖延遲線的長度L₀由公式L₀＝tc/neff決定，其中t為脈沖激光在長度為L₀的光纖內的傳播時間，c為光速，neff為光纖的有效折射率，第一個光纖延遲線的長度為：L₁＝5·τ1·c/neff，第二個光纖延遲線的長度為：L₂＝5·(τ1+τ2)·c/neff，第三個光纖延遲線的長度為：L₃＝5·(τ1+τ2+τ3)·c/neff，τ1、τ2和τ3分別為第一個光纖環、第二個光纖環及第三個光纖環內脈沖激光的衰蕩時間，依次類推可得到每個光纖延遲線的長度。

4.如權利要求1所述的一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡，其特征在于：所述激光源采用波長為1550nm的激光源。

5.如權利要求1所述的一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡，其特征在于：所述光纖放大器采用摻鉺光纖放大器，摻鉺光纖放大器由一段2m的摻鉺光纖和980nm泵浦光源通過一個980/1550波分復用器制成。

6.如權利要求5所述的一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡，其特征在于：所述的濕度傳感元件采用錯位干涉結構、光纖對準氣室，或法布里-珀羅光纖腔。

7.如權利要求6所述的一種基于光纖環腔衰蕩的多點濕度傳感網絡，其特征在于：各個所述光纖環的長度不同，即每個環腔的腔長不同。