[發(fā)明專利]一種光纖溫度傳感器解調(diào)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811225730.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109084909A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張群
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種光纖溫度傳感器解調(diào)系統(tǒng)，可改善現(xiàn)有光纖溫度傳感器系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性差，光信號(hào)的抖動(dòng)等因素變化對(duì)其性能影響較大的問(wèn)題。該解調(diào)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)包括：寬譜光源、光纖耦合器、電動(dòng)可調(diào)光纖延遲線、光纖溫度傳感探頭、電光調(diào)制器、色散補(bǔ)償光纖、高速光電探測(cè)器、低噪放、微波功分器、頻譜儀、信號(hào)處理及顯示模塊。本發(fā)明結(jié)合光纖邁克爾遜干涉儀和光電振蕩器，通過(guò)溫度的變化來(lái)改變干涉儀的光程差，從而改變光電振蕩器輸出的微波信號(hào)的中心頻率，實(shí)現(xiàn)光纖溫度傳感器解調(diào)，其溫度探頭制作簡(jiǎn)單，用普通單模光纖就可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，該系統(tǒng)具有測(cè)量靈敏度可調(diào)、精度高、測(cè)量方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明本發(fā)明主要應(yīng)用于溫度測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖溫度傳感器解調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在工程應(yīng)用中和科學(xué)研究中，溫度都是一個(gè)非常重要參考量，占有舉足輕重的地位，傳統(tǒng)的溫度傳感器以熱電偶、半導(dǎo)體及鉑合金為主，它們的測(cè)量原理簡(jiǎn)單成本較低，因而在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛使用。與傳統(tǒng)的溫度傳感器相比，光纖溫度傳感器是利用一些物質(zhì)吸收的光譜會(huì)隨著溫度的變化而變化，再分析光纖傳輸?shù)墓庾V實(shí)時(shí)得測(cè)量溫度變化情況，它的測(cè)量精度較高，并且靈敏度實(shí)時(shí)可調(diào)。

目前光纖溫度傳感器主要有光纖光柵，光纖法珀和光纖熒光等類型的傳感器。由于光纖溫度傳感器采用的是一種和光纖折射率相匹配的溫敏材料涂在光纖的表面，才使得光能夠由一根光纖的反射面進(jìn)入到另一根光纖，由于溫敏材料易受溫度影響，使得折射率改變，這樣一來(lái)輸出的光功率與溫度成函數(shù)關(guān)系，因此可以作為手段測(cè)量溫度的變化，但是光纖溫度傳感器的普遍的問(wèn)題是對(duì)外界環(huán)境因素適應(yīng)性差，光信號(hào)的抖動(dòng)等因素的變化對(duì)傳感器解調(diào)系統(tǒng)的性能影響很大。

本發(fā)明提出了一種基于光纖邁克爾遜干涉儀和光電振蕩器結(jié)合的光纖溫度傳感解調(diào)方法。通過(guò)溫度的變化來(lái)改變干涉儀的光程差，從而改變光電振蕩器輸出的微波信號(hào)的中心頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖溫度傳感器解調(diào)，溫度測(cè)量靈敏度可優(yōu)于0.3℃，且可對(duì)系統(tǒng)測(cè)量的靈敏度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題克服現(xiàn)有的缺陷，提出一種新的光纖溫度傳感解調(diào)方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)溫度的變化來(lái)改變干涉儀的光程差，從而改變光電振蕩器輸出的微波信號(hào)的中心頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖溫度傳感解調(diào)，溫度測(cè)量靈敏度可優(yōu)于0.3℃，并可對(duì)系統(tǒng)測(cè)量靈敏度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明采用的的技術(shù)方案如下：本發(fā)明通過(guò)采用一種光纖溫度傳感器解調(diào)方法和系統(tǒng)，其硬件平臺(tái)包括：寬譜光源、光纖耦合器、電動(dòng)可調(diào)光纖延遲線、光纖溫度傳感探頭、光纖耦合器、電光調(diào)制器、色散補(bǔ)償光纖、高速光電探測(cè)器、低噪放、微波功分器、頻譜儀、信號(hào)處理及顯示模塊。

所述寬譜光源可采用高斯型或矩形寬譜光源，待其進(jìn)入一光纖耦合器，所述光纖耦合器的一個(gè)輸出端和一電動(dòng)可調(diào)光纖延遲線連接，所述光纖耦合器的另一輸出端連接一個(gè)光纖溫度傳感探頭；所述電動(dòng)可調(diào)光纖延遲線的輸出光和光纖溫度傳感探頭的輸出光經(jīng)過(guò)光纖耦合器合束；所述光纖耦合器、電動(dòng)可調(diào)光纖延遲線、光纖溫度傳感探頭及光纖耦合器一起構(gòu)成一個(gè)馬赫曾德干涉儀，所述電動(dòng)延遲線可調(diào)節(jié)干涉儀的兩臂光程差；所述寬譜光源經(jīng)該干涉儀后，在當(dāng)干涉儀兩臂光程差在光源相干范圍內(nèi)時(shí)，在干涉儀的輸出端將產(chǎn)生干涉條紋，所述干涉條紋在頻域上為一正弦梳狀譜；所述馬赫曾德干涉儀輸出的梳狀譜經(jīng)過(guò)一處于正交工作點(diǎn)的電光調(diào)制器，則由光電振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)通過(guò)該電光調(diào)制器被調(diào)制到干涉梳狀光譜上，所述光電振蕩器由電光調(diào)制器、色散補(bǔ)償光纖、高速光電探測(cè)器、低噪放和微波功分器組成；所述光載微波信號(hào)經(jīng)過(guò)色散補(bǔ)償光纖后入射到高速光電探測(cè)器上，所述高速光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成微波信號(hào)，所述微波信號(hào)通過(guò)低噪放放大后經(jīng)過(guò)一個(gè)微波功分器后，一部分微波信號(hào)注入到電光調(diào)制器中，一部分信號(hào)通過(guò)頻譜儀來(lái)測(cè)量光電振蕩器輸出微波信號(hào)的中心頻率，并通過(guò)信號(hào)處理及顯示模塊來(lái)記錄該微波信號(hào)中心頻率的變化。系統(tǒng)中的馬赫曾德干涉儀和光電振蕩器構(gòu)成一個(gè)微波光子濾波器，通過(guò)可調(diào)光纖延遲線的延時(shí)量來(lái)實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)中心頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)。