[實(shí)用新型]一種光學(xué)壓力傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920479385.2
• 申請(qǐng)日: 2019-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209525030U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王旭;王玨;王靈珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L1/24
• 分類號(hào): G01L1/24
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光學(xué)壓力傳感器，沿光傳輸方向依次設(shè)有通過(guò)光纖相連的1550nm泵浦光源、波分復(fù)用器、光纖光柵、摻鉺光纖和啁啾光纖布拉格光柵，其中光纖光柵與啁啾光纖布拉格光柵通過(guò)摻鉺光纖相連構(gòu)成光纖諧振腔，探測(cè)器通過(guò)光纖與波分復(fù)用器的輸入端相連，射頻頻譜分析儀通過(guò)線路與探測(cè)器相連。本實(shí)用新型利用激光拍頻頻率變化實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量，不受系統(tǒng)損耗和光源波動(dòng)的影響，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低廉，而且將光信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)測(cè)量，為數(shù)據(jù)處理提供了方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)壓力傳感器。

背景技術(shù)

在光纖傳感領(lǐng)域，光纖光柵傳感器的應(yīng)用前景十分廣闊，它具有抗電磁干擾、尺寸小、重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。光纖光柵作為傳感器件，感測(cè)信息作用在光纖光柵上被轉(zhuǎn)化為布拉格波長(zhǎng)的移動(dòng)。相對(duì)于其它傳感元件，光纖光柵傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于波長(zhǎng)絕對(duì)編碼、不受系統(tǒng)損耗和光源功率波動(dòng)的影響、穩(wěn)定性好、靈敏度高；采用適當(dāng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)溫度、應(yīng)變、壓力、位移、加速度、電流、電壓、磁場(chǎng)、濃度等多參量的測(cè)量；還可以埋入被測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部或粘貼其表面，其應(yīng)用價(jià)值顯著提高。但如何解調(diào)波長(zhǎng)編碼信號(hào)是實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感的關(guān)鍵。傳統(tǒng)測(cè)量是通過(guò)光譜測(cè)量布拉格波長(zhǎng)的變化，不僅系統(tǒng)價(jià)格昂貴，而且解調(diào)部分多因采用干涉法致使系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響，因此，如何更好地實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)解調(diào)成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。比如，最初是利用分布反饋式激光器實(shí)現(xiàn)拍頻，它基于光纖雙折射形成，對(duì)諧振腔要求很短（一般10mm左右），通過(guò)感測(cè)信息改變光纖雙折射實(shí)現(xiàn)測(cè)量，易受外界因素影響。為了消除短腔的弊端，1）采用長(zhǎng)腔拍頻實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度變化信息的提取，如基于兩對(duì)光纖光柵形成的拍頻系統(tǒng)、兩個(gè)光纖光柵組成的DFB激光器拍頻以及利用多個(gè)超弱反射光纖光柵的拍頻頻譜，然而光纖光柵帶寬較窄限制了其測(cè)量范圍；2）把組成諧振腔的光纖多次纏繞在被測(cè)單元上，被測(cè)單元的變化拉伸光纖致使腔長(zhǎng)變化，但由于受到光纖拉伸強(qiáng)度的限制使腔長(zhǎng)變化不明顯，測(cè)量精度得不到提高；3）通過(guò)多縱模拍頻形成的拍頻頻率間隔的變化感知傳感信息，但也存在腔長(zhǎng)變化量小使測(cè)量精度受到限制的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種光學(xué)壓力傳感器，該光學(xué)壓力傳感器不僅能夠減弱光纖雙折射影響，同時(shí)可以提高測(cè)量精度，并滿足高靈敏傳感的需要，而且能夠更好地實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的調(diào)制與解調(diào)，進(jìn)而滿足高靈敏傳感的需要。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，一種光學(xué)壓力傳感器，其特征在于：沿光傳輸方向依次設(shè)有通過(guò)光纖相連的1550nm泵浦光源、波分復(fù)用器、光纖光柵、摻鉺光纖和啁啾光纖布拉格光柵，其中光纖光柵與啁啾光纖布拉格光柵通過(guò)摻鉺光纖相連構(gòu)成光纖諧振腔，探測(cè)器通過(guò)光纖與波分復(fù)用器相連，射頻頻譜分析儀通過(guò)線路與探測(cè)器相連，1550nm抽運(yùn)光源通過(guò)波分復(fù)用器進(jìn)入光纖諧振腔，當(dāng)抽運(yùn)電流達(dá)到閾值，在光纖諧振腔中產(chǎn)生多縱模拍頻，經(jīng)探測(cè)器探測(cè)后在射頻頻譜分析儀上輸出穩(wěn)定的激光拍頻信號(hào)。

優(yōu)選的，所述摻鉺光纖為非線性增益的摻鉺光纖。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：本實(shí)用新型利用激光拍頻頻率變化實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量，不受系統(tǒng)損耗和光源波動(dòng)的影響，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且成本低廉，而且將光信號(hào)測(cè)量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)測(cè)量，為數(shù)據(jù)處理提供了方便。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的光路連接圖。

圖中：1-1550nm泵浦光源，2-波分復(fù)用器，3-光纖光柵，4-摻鉺光纖，5-啁啾光纖布拉格光柵，6-探測(cè)器，7-射頻頻譜分析儀。

具體實(shí)施方式