[發明專利]用于兩個纖維布拉格光柵測量點的詢問器

有效

• 申請號: 201880089693.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN111919091B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: L·A·d·A·費雷拉;F·M·M·阿拉爾約;J·莫爾
• 申請（專利權）人: 霍丁格必凱有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01L1/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 楊國治;司昆明

本發明涉及一種用于纖維布拉格光柵測量點的測量組件和尤其用于兩個纖維布拉格光柵（FBG）的測量組件，其中，所述第一測量點以拉力進行加載并且所述第二測量點以壓力進行加載或相反。所述電路組件具有寬帶光源（1）、第一分束器（2）、第二分束器（3）、第三分束器（4）、第四分束器（5）、第五分束器（6）、光電二極管（7、8、9）和光學的延遲單元（10）。

技術領域

本發明涉及一種用于纖維布拉格光柵（Faser-Bragg-Gitter）測量點的測量組件和尤其用于兩個纖維布拉格光柵（FBG）的測量組件，其中，第一測量點以拉力進行加載并且第二測量點以壓力進行加載或相反。此外，測量組件應該是能夠成本適宜地制造的并且應該是長時間穩定的。

背景技術

纖維布拉格光柵傳感器是魯棒的纖維光學的測量感應器，所述測量感應器尤其被用于應變的高分辨率的探測。這樣的纖維布拉格光柵傳感器的測量原理基于，在光波導體（Lichtwellenleiters，有時也可譯為光波導）的透射方向上引入所謂的纖維布拉格光柵（FBG）用于周期性地改變折射指數。所述纖維布拉格光柵如頻率選擇性過濾器那樣起作用，其中，所述纖維布拉格光柵的光柵常數如下地進行選擇，使得在寬帶地射入的光的情況下，非常窄帶的最大強度被反射為峰值。在此，對于最大強度的位置（重心布拉格波長）起決定性作用的是在具有不同折射指數的區域的周期性的順序（Abfolge）之內的空間上的距離。這對于測量點與這樣的纖維布拉格光柵傳感器的使用優選地被用于探測應變。如果光導體在折射指數的周期性的改變的區域中發生應變，那么最大強度的位置移位。所述波長移位是對于應變的量度。

從現有技術中已知不同的裝置和方法，以測量被反射的最大強度的波長或波長改變并且由此測定應變值。

通過所謂的邊緣過濾測量方法，被反射的光被引導經過光學的過濾器，所述過濾器的透光性隨著波長改變。如果反射峰值改變其波長，那么這使在邊緣過濾器后面的光強度改變，這能夠借助于光電二極管來測量。所述方法是簡單的，但是具有如下缺點，即所述方法僅僅評估唯一的纖維布拉格光柵而不能夠呈現光譜以及在散射光作用下顯示大的誤差。

在所謂的CCD電荷耦合裝置測量方法（Charge-coupled-device-Messverfahren）的情況下，被反射的最大強度在光譜上擴張（aufgeweitet）并且然后投射到CCD行上。CCD行被讀出并且反射峰值的波長通過配屬于CCD的像素來測定。所述方法能夠測量在纖維或波導體上的許多纖維布拉格光柵并且然而還能夠呈現僅僅一根纖維的光譜。另外的限制在于，所述方法為了能夠承受的成本僅僅能夠通過硅CCD來運行。這意味著被限制到800 nm周圍的波長范圍上。因此，來自電信領域的成本適宜的構件同樣不能夠被用于所述應用，因為所述構件優選地在1550 nm周圍的波長范圍中工作。

此外，為了探測在纖維布拉格光柵處的相應的波長或波長改變，已知通過能夠調諧的激光的測量方法。在所述測量方法中，沒有使用寬帶的激光二極管以產生光，而是使用激光，所述激光以0.005 nm的非常小的帶寬發出其全部的放射能量。激光的波長在從例如1500 nm至1600 nm并且又從1600 nm回到1500 nm的測量范圍上以三角函數的形式線性地改變。在纖維布拉格光柵的相應的峰值波長的情況下，存在有強烈的反射。激光或波導體的全部被反射的光譜能夠通過光電二極管來測定，所述光電二極管在調諧激光期間對相應當前的反射回的放射能量進行測量。由于激光的能夠使用的高的光譜能量（所述能量集中在非常小的帶寬上），能夠實現非常大的測量干擾信號間隔，所述測量干擾信號間隔允許激光的能量被劃分到很多波導體或纖維上，從而整體上能夠聯接的測量點的數量由此能夠變得非常大。在此，所述方法的測量精確度也非常高。所述測量方法在很多測量點與纖維布拉格光柵的使用時具有如下缺點，即必須依次掃描相對寬的波長范圍，這尤其在動態的測量的情況下在時間上能夠改變的應變走向的情況下能夠導致在掃描時間間隔期間的波長改變。由此得出取決于時間的偏差，由于所述偏差，在測量結果的起比較作用的評估的情況下能夠出現誤差。