一種光纖電光傳感系統的製作方法
2023-06-25 15:29:51
專利名稱：一種光纖電光傳感系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於光電領域,尤其是一種光纖電光傳感系統。
背景技術：
電子傳感器系統能夠將各種將物理量或化學量變化轉變為電壓或電流量，其技術比較成熟，也有著廣泛的應用。但是，在需要進行遠距離傳感信號傳輸和控制的傳感測量或安全報警等系統中，電子傳感器的傳輸系統往往容易受到電磁等外界環境的幹擾，同時， 傳統電子傳感器系統也難以構成傳感網絡。隨著光纖技術的不斷發展，光纖傳感系統在光纖通訊領域得到了越來越多的應用。光纖傳感系統具有抗電磁幹擾和潮溼、耐腐蝕、重量輕等特點，而且，易於形成傳感網絡和進行遠距離傳感信號的傳輸。光纖傳感系統存在的缺點是光纖傳感器和信號處理系統比較貴，對有些物理或化學量的測試精度較低或很難製作相應光纖傳感器去測試，因此，現有的光纖傳感器及系統的傳感應用領域遠遠沒有傳統的電子傳感系統廣泛。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種電子傳感技術與光前傳感技術相結合且易於形成傳感網絡和遠距離傳輸的光纖電光傳感系統。本發明解決現有的技術問題是採取以下技術方案實現的一種光纖電光傳感系統，包括一個DFB雷射器及其驅動控制系統、一個電光傳感器、一個光電接收系統及其驅動控制電路和一個傳感信號分析處理系統；所述的DFB雷射器的輸出埠連接電光傳感器，所述的電光傳感器的輸出埠連接到光電接收系統，所述的光電接收系統的輸出信號通過光電接收系統的驅動控制電路輸入到傳感信號分析處理系統。而且，所述的DFB雷射器採用單模光纖耦合到電光傳感器，所述的電光傳感器採用單模光纖耦合到光電接收系統。而且，所述的DFB雷射器、電光傳感器、光電接收系統之間通過單模光纖的電弧融化焊接或光纖連接器連接。而且，所述的DFB雷射器的輸出光波長為1310納米、1480納米附近或1520 1610 納米範圍內。而且，所述的光電接收系統的響應光譜範圍和DFB雷射器輸出光的光譜相同或接近。而且，所述的電光傳感器由電子傳感系統和可調光衰減器連接構成，所述的電子傳感系統包括一個電子傳感器及其驅動電路和輸出信號處理電路，所述的可調光衰減器包括一個光衰減器和一個可調光衰減器的驅動電路，電子傳感器接收信號後經輸出信號處理電路後連接到可調光衰減器的驅動電路上並經光衰減器的輸出埠輸出。而且，所述的可調光衰減器的光譜響應範圍和DFB雷射器的光譜相同，對光功率的衰減在O 60dB範圍內。而且，所述的電子傳感器是任何一種能將外界物理量或化學量通過所述的電子傳感器的驅動電路和輸出信號處理電路轉變為電壓或電流的傳感器。本發明的優點和積極效果是本發明設計合理，採用了窄帶輸出的DFB雷射器作為光源，並利用傳統的電子傳感器和光纖通訊中常用的可變光衰減器的結合而形成，擴大了光電傳感器的應用範圍，能夠克服電磁等環境因素的影響，又能夠適合於遠距離傳感的應用需要，便於形成傳感網絡， 具有應用廣泛、成本低、易於安裝及生產等特點，可廣泛用於遠距離和嚴酷環境中的傳感信號傳輸。
圖
圖
圖
圖
圖
I是一個電子傳感系統的示意2是一個帶光纖尾纖的有兩個埠的可調光衰減器的示意圖； 3是一種光纖電光傳感器的意4是簡化的光纖電光傳感器的示意5是一個光纖電光傳感系統的不意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述。圖I給出了一種電子傳感系統的示意圖，該電子傳感器系統7包括電子傳感器4、 驅動電路控制2和輸出信號處理電路6。電子傳感器4定義為任何一種在電子電路驅動下， 能將物理或化學量及其變化轉變為電壓或電流的變化形式的傳感器件。該類傳感器件是一種技術非常成熟的器件，其種類繁多，應用廣泛。圖2給出了一種可調光衰減器15的示意圖。該可調光衰減器15包括帶光纖尾纖的輸入埠 8、光衰減器12、帶光纖尾纖的輸出埠 14及其驅動電路10。可調光衰減器15 的工作原理是光信號經稱合由輸入埠 8輸入,光衰減器12通過驅動電路在一定的電壓或電流的作用下，對輸入光產生一定的衰減，由輸出埠 14輸出。常用的可調光衰減器的衰減範圍可達O 50dB，甚至更高。光衰減器12的種類有機械的、微電機系統(MEMS)、液晶的和電光晶體的等等。在光纖通訊中，可調光衰減器有著廣泛的應用。在光纖通訊中，這類器件不僅能滿足對光譜特性的要求，也可以降低成本。下面對本發明的各組成部分進行說明圖3給出了一種電光傳感器的示意圖。該電光傳感器17是由電子傳感系統7和可調光衰減器15結合而成。電子傳感系統17中的輸出信號直接連接到可調光衰減器15 的驅動電路10，該驅動電路10具有接收和處理從輸出信號處理電路6的輸出信號的功能， 經一定的信號處理可驅動可調光衰減器15。因此，電光傳感器17有效地把電子傳感器4對外界的物理或化學量的感應轉換成對輸入到輸入埠 8的光信號的衰減的變化，光信號通過輸出埠 14輸出。為說明方便，可以將圖3的電光傳感器簡化為一個框圖，如圖4所示，該電光傳感器16包括帶單模光纖尾纖的輸入埠 8和輸出埠 14。
下面對本發明的系統構成進行說明如圖5所示，一種光纖電光傳感系統29包括一個DFB雷射器(分布式反饋雷射器)20及其驅動控制系統22、一個電光傳感器16、一個光電接收系統24及其驅動控制電路 26和傳感信號分析處理電路28。在光纖電光傳感系統29中，DFB雷射器20的輸出一般是由單模光纖耦合輸出，利用光纖的連接(連接方式可以是常用的電弧融化焊接或光纖連接器的連接)耦合到電光傳感器16的輸入埠 8,電光傳感器16的輸出埠 14 一般可以將輸出光先經準直後,I禹合到光電接收系統24。光電接收系統24由其驅動控制電路26進行驅動控制並將信號傳輸到傳感信號分析和處理系統。DFB雷射器20輸出的波長範圍應為單模光纖的通訊窗口，一般為 1310納米，1480納米附近及C帶或L帶(1520 1610納米)範圍內。DFB雷射器20的輸出功率要求可根據具體的需求而定，市場上已有的這類雷射器的輸出功率通常從幾個毫瓦到幾瓦。如要求傳感信號的傳輸距離遠的應用，應選擇輸出功率較強的DFB雷射器。一般， 應至少大於I毫瓦，以提高傳感精度。由於在C帶和L帶(光波長範圍約為的光在光纖中的傳輸損耗很小，(約為0. ldB/100千米)，因此，DFB雷射器20和光電接收系統24可以放置在離開電光傳感器較遠的位置。本發明易於實現遠距離的傳感，監控和測試要求。DFB雷射器20的輸出也可以通過準直透鏡耦合輸出，並通過自由空間耦合到無光纖尾纖的自由空間形式的可調光衰減器上。這樣可以使作為傳感系統光源的雷射器和電光傳感器合為一體，可以降低成本和縮小系統的尺寸。需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明並不限於具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本發明保護的範圍。
權利要求
1.一種光纖電光傳感系統，其特徵在於包括一個DFB雷射器及其驅動控制系統、一個電光傳感器、一個光電接收系統及其驅動控制電路和一個傳感信號分析處理系統；所述的 DFB雷射器的輸出埠連接電光傳感器,所述的電光傳感器的輸出埠連接到光電接收系統，所述的光電接收系統的輸出信號通過光電接收系統的驅動控制電路輸入到傳感信號分析處理系統。
2.根據權利要求I所述的一種光纖電光傳感系統，其特徵在於所述的DFB雷射器米用單模光纖耦合到電光傳感器，所述的電光傳感器採用單模光纖耦合到光電接收系統。
3.根據權利要求2所述的一種光纖電光傳感系統,其特徵在於所述的DFB雷射器、電光傳感器、光電接收系統之間通過單模光纖的電弧融化焊接或光纖連接器連接。
4.根據權利要求I所述的一種光纖電光傳感系統，其特徵在於所述的DFB雷射器的輸出光波長為1310納米附近、1480納米附近或1520 1610納米範圍內。
5.根據權利要求4所述的一種光纖電光傳感系統,其特徵在於所述的光電接收系統的響應光譜範圍和DFB雷射器輸出光的光譜相同或接近。
6.根據權利要求I至5任一項所述的一種光纖電光傳感系統,其特徵在於所述的電光傳感器由電子傳感系統和可調光衰減器連接構成，所述的電子傳感系統包括一個電子傳感器及其驅動電路和輸出信號處理電路，所述的可調光衰減器包括一個光衰減器和一個可調光衰減器的驅動電路，電子傳感器接收信號後經輸出信號處理電路後連接到可調光衰減器的驅動電路上並經光衰減器的輸出埠輸出。
7.根據權利要求6所述的一種光纖電光傳感系統，其特徵在於所述的可調光衰減器的光譜響應範圍和DFB雷射器的光譜相同，對光功率的衰減在O 60dB範圍內。
8.根據權利要求6所述的一種光纖電光傳感系統,其特徵在於所述的電子傳感器是任何一種能將外界物理量或化學量通過所述的電子傳感器的驅動電路和輸出信號處理電路轉變為電壓或電流的傳感器。
全文摘要
本發明涉及一種光纖電光傳感系統，其主要技術特點是包括一個DFB雷射器及其驅動控制系統、一個電光傳感器、一個光電接收系統及其驅動控制電路和一個傳感信號分析處理系統；所述的DFB雷射器的輸出埠連接電光傳感器，所述的電光傳感器的輸出埠連接到光電接收系統，所述的光電接收系統的輸出信號通過光電接收系統的驅動控制電路輸入到傳感信號分析處理系統。本發明設計合理，擴大了光電傳感器的應用範圍，不僅能夠克服電磁等環境因素的影響，而且能夠適合遠距離傳感的應用需要，便於形成傳感網絡，具有應用廣泛、成本低、易於安裝及生產等特點，可廣泛用於遠距離和嚴酷環境中的傳感信號傳輸。
文檔編號G01D5/353GK102607619SQ20121006324
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者高培良 申請人:天津奇譜光電技術有限公司