[發(fā)明專利]一種同時(shí)監(jiān)測溫度和應(yīng)變的光纖傳感器

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN112945129A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃昌清;崔鵬鵬;趙天鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K11/3206;G01D5/353
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一種可同時(shí)測量溫度和應(yīng)變的光纖傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，由LD泵浦源、波分復(fù)用器、Fabry?Perot腔、長周期光纖光柵、固定臺、平移臺、摻鉺光纖、微光纖結(jié)、10:90光耦合器、隨機(jī)光柵和光譜分析儀組成。本發(fā)明利用摻鉺光纖提供光增益，通過泵浦源激光泵浦，Er³⁺吸收泵浦光，產(chǎn)生受激輻射，達(dá)到輸出激光閾值以后，產(chǎn)生隨機(jī)激光輸出；微光纖結(jié)為溫度傳感，長周期光纖光柵級聯(lián)Fabry?Perot腔作為應(yīng)變傳感，通過檢測輸出光的波長和強(qiáng)度變化，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)對溫度和應(yīng)變的測量，具有制作工藝簡單、成本低廉、靈敏度高等特點(diǎn)，可以針對不同環(huán)鏡進(jìn)行傳感測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Fabry-Perot結(jié)構(gòu)和隨機(jī)光柵，可同時(shí)監(jiān)測應(yīng)變和溫度變化的光纖傳感器。

背景技術(shù)

光纖傳感技術(shù)是伴隨光通信的迅速發(fā)展而形成的新技術(shù)。在光通信系統(tǒng)中，光纖是光波信號長距離傳輸?shù)拿劫|(zhì)。當(dāng)光波在光纖中傳輸時(shí)，表征光波的相位、頻率、振幅、偏振態(tài)等特征參量，會因溫度、壓力、磁場、電場等外界因素的作用而發(fā)生變化，故可以將光纖用作傳感器元件，探測導(dǎo)致光波信號變化的各種物理量的大小。光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)，具有光纖及光學(xué)測量的特點(diǎn)。

光纖傳感器由于其具有高靈敏度、輕量化、易制造、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注。然而，大多數(shù)光纖傳感器都是基于傳統(tǒng)的寬帶傳感系統(tǒng)，具有寬的3dB帶寬、低的光強(qiáng)度和低的光信噪比，另外大多數(shù)光纖傳感器不能對多種參數(shù)進(jìn)行測量。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可以同時(shí)監(jiān)測溫度和應(yīng)變的光纖傳感器，該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、信號穩(wěn)定等特點(diǎn)。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種可同時(shí)監(jiān)測溫度和應(yīng)變的光纖傳感器，包括LD泵浦源(1)、移動臺(2)、Fabry-Perot腔(3)、長周期光纖光柵(4)、固定臺(5)、波分復(fù)用器(6)、摻鉺光纖(7)、微光纖結(jié)(8)、10:90光耦合器(9)、隨機(jī)光柵(10)、光譜分析儀(11)；所述的LD泵浦源(1)與波分復(fù)用器(6)一端口(601)相連，移動臺(2)與Fabry-Perot腔(3)相連，F(xiàn)abry-Perot腔(3)的另一端與長周期光纖光柵(4)相連，長周期光纖光柵(4)的另一端與固定臺(5)相連，固定臺(5)的另一端與波分復(fù)用器(6)二端口(602)相連，波分復(fù)用器(6)三端口(603)與摻鉺光纖(7)相連，摻鉺光纖(7)的另一端與微光纖結(jié)(8)一端相連，微光纖結(jié)(8)的另一端與10:90光耦合器(9)二端口(902)相連，10:90光耦合器(9)三端口(903)與隨機(jī)光柵(10)相連，10:90光耦合器(9)二端口(902)與光譜分析儀(11)相連，端面切8°斜角以抑制端面的菲涅爾反射。

本發(fā)明的有益效果：

1、與采用普通寬帶光源的光纖傳感器相比，采用隨機(jī)激光作為光源，穩(wěn)定性好，提高測量精度；

2、利用微光纖結(jié)以及長周期光纖光柵和Fabry-Perot腔的級聯(lián)可以同時(shí)監(jiān)測溫度和應(yīng)變這兩個(gè)參數(shù)的變化情況；

附圖說明

下面結(jié)合附圖及其實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明一種可同時(shí)監(jiān)測應(yīng)變和溫度變化的光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。1為LD泵浦源；2為移動臺；3為Fabry-Perot腔；4為長周期光纖光柵；5為固定臺；6為波分復(fù)用器；7為摻鉺光纖；8為微光纖結(jié)；9為10:90光耦合器；10為隨機(jī)光柵；11為光譜分析儀；601為波分復(fù)用器一端口；602為波分復(fù)用器二端口；603為波分復(fù)用器三端口；901為10:90光耦合器一端口；902為10:90光耦合器二端口；903為10:90光耦合器三端口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理作詳細(xì)說明：