[實用新型]用于超強超短激光實驗裝置振動在線監測的光纖檢波器系統

有效

• 申請號: 201821328106.4
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN208635911U
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 張桂林;沙劍波
• 申請（專利權）人: 武漢雷施爾光電信息工程有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 楊宣仙

本實用新型提供一種用于超強超短激光實驗裝置振動在線監測的光纖檢波器系統。該系統包括計算機、信號解調端機和安裝在超強超短激光實驗裝置的光學平臺上或者其它待監測設備上的至少一組干涉型光纖檢波器組，所述干涉型光纖檢波器組包含至少一個傳感單元，每個傳感單元的光路結構采用光纖非平衡邁克爾遜干涉儀；至少一組干涉型光纖檢波器組通過光纖光纜與信號解調端機連接，信號解調端機與計算機連接。本實用新型采用干涉型光纖檢波器進行監測，具有測量精度高、帶寬寬、多路復用簡單、抗電磁干擾等特征，可以長期在線監測超強超短激光實驗裝置的振動狀態，提供有效的狀態分析數據。

技術領域

本實用新型涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種用于超強超短激光實驗裝置振動在線監測的光纖檢波器系統。

背景技術

超強超短激光實驗裝置是一個極其復雜、龐大和精密的科學儀器裝置，它能在實驗室內創造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度綜合性極端物理條件，在激光加速、激光聚變、核醫學等領域有重大應用價值。超強超短激光實驗裝置的可靠運行對于光學平臺振動有著嚴格的控制要求，光學平臺的微小抖動將會導致透鏡、反射鏡、光闌等光器件的振動，從而引起激光束的偏移，導致無法輸出穩定的激光，因此在實驗大樓建筑時就采取了一系列針對性防震措施，例如，實驗平臺區域采用整體浮置板來減少地面振動的影響、采用氣浮型隔振光學平臺等等。然而，超強超短激光實驗裝置自身的設備如激光器、真空泵、冷卻機等正常運轉產生的振動卻無法預先確定，需要實時在線監測，以便對其進行評估、分析和控制，進而指導制定防震措施，保證超強超短激光實驗裝置的穩定運行。

傳統的振動監測方法是采用壓電式加速度傳感器，它利用晶體的壓電效應，將加速度信號轉換為電壓信號輸出。然而該傳感器存在一定的局限性，例如，受環境電磁干擾影響、測量靈敏度不高、多路復用較困難等，因此不適用于超強超短激光實驗裝置的振動監測。干涉型光纖檢波器是基于光纖干涉儀原理構造的，通常利用彈性體作為轉換媒介，將振動加速度所致應變施加到傳感光纖上，引起光纖中的光波產生相位變化，然后通過高速相位解調技術得到振動信息，該傳感器具有靈敏度高、帶寬寬、多路復用方便、抗電磁干擾等優點，因此得到了人們越來越多的青睞。

發明內容

本實用新型提出一種用于超強超短激光實驗裝置振動在線監測的光纖檢波器系統，該系統可以長期在線監測超強超短激光實驗裝置的振動狀態，提供光學平臺以及激光器、真空泵、冷卻機等設備的振動波譜，以便于對其進行評估、分析和控制，進而指導制定防震措施。

本實用新型所采用的技術方案為：所述一種用于超強超短激光實驗裝置振動在線監測的光纖檢波器系統，其特征在于：該系統包括計算機、信號解調端機和安裝在超強超短激光實驗裝置的光學平臺上或者其它待監測設備上的至少一組干涉型光纖檢波器組，所述干涉型光纖檢波器組包含至少一個傳感單元，每個傳感單元的光路結構采用光纖非平衡邁克爾遜干涉儀；至少一組干涉型光纖檢波器組通過光纖光纜與信號解調端機連接，信號解調端機與計算機連接；當干涉型光纖檢波器組中的傳感單元大于或等于兩個時，多個傳感單元之間采用時分復用方式進行光通訊；當干涉型光纖檢波器組大于等于兩組時，各組干涉型光纖檢波器組之間采用空分復用方式進行光通訊。

本實用新型進一步的技術方案：所述傳感單元采用抗橫向干擾的干涉型光纖檢波器，具體包括輸入光纖、輸出光纖和檢波器外殼，在檢波器外殼內設有彈性體、傳感臂光纖、參考臂光纖、第一光纖反射鏡、第二光纖反射鏡和光纖耦合器，所述彈性體安裝在檢波器外殼底部中心位置，在彈性體上部套設有帽式質量塊，所述傳感臂光纖纏繞在彈性體上，其中一端與光纖耦合器的第一輸出端連接，另一端與第一光纖反射鏡連接，所述參考臂光纖纏繞在帽式質量塊上，其中一端與光纖耦合器的第二輸出端連接，另一端與第二光纖反射鏡連接；在檢波器外殼上開設有出纜孔；所述輸入光纖和輸出光纖從出纜孔進入檢波器外殼內，分別與光纖耦合器的第一輸入端和第二輸入端連接。