光纖光柵波長信息長周期解調儀的製作方法

2023-06-13 10:27:31

光纖光柵波長信息長周期解調儀的製作方法
【專利摘要】光纖光柵波長信息長周期解調儀，涉及光纖傳感及特性測試的【技術領域】。它是為了解決現有採用可調諧濾波法構成的解調系統複雜，以及現有匹配解調實現解調系統的動態範圍窄的問題。本實用新型包括寬帶ASE光源、LPFG、光分路器、第一耦合器、第二耦合器、第三耦合器、第四耦合器、光放大板、數據採集板和埠臺；埠臺上設置有乙太網口、CH1埠、CH2埠、CH3埠、CH4埠和AC埠。本實用新型適用於光纖傳感及特性測試的【技術領域】。
【專利說明】光纖光柵波長信息長周期解調儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光纖傳感及特性測試的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]光纖光柵(Fiber Bragg Grating, FBG)傳感器具有體積小、抗電磁幹擾、防腐蝕、傳感信息量波長編碼、易構成分布式測量系統實現網絡化測量等獨特優勢，廣泛應用於各行各業的應力及溫度監測。大型電力設備正常運行時的電磁振動和故障狀態下的瞬態結構應變、對防爆條件要求苛刻的化工設備故障診斷和石油管道洩露誘導的瞬態應變、彈道測試引起的環境波動等許多特殊場合，利用光纖光柵傳感器波長信息變化完全可實現對其動態信號的監測。
[0003]在基於FBG傳感器進行監測系統中，FBG波長信息解調是關鍵技術。通過對國內FBG解調儀研發公司銷售調查，平均每年銷售額在I億人民幣，隨著市場需求逐年呈上升趨勢。目前在常用的波長信息解調方法中，可調諧濾波法構成的解調系統複雜，精度受法-珀腔的穩定性及壓電陶瓷的非線性影響，只適用於靜態或準靜態測量；幹涉法雖然能提高檢測靈敏度，但穩定性差，至今未有成品；匹配解調方法靈敏度高，但動態範圍窄、易受環境溫度影響。近幾年，FBG波長解調儀在國內主要研究機構有上海紫珊、北京品傲等十幾所，研製的動態解調儀大多基於CCD散射法或F-P腔驅動原理，存在價格高、體積大、不能後續開發等不利因素。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是為了解決現有採用可調諧濾波法構成的解調系統複雜，以及現有匹配解調實現解調系統的動態範圍窄的問題，進而提供了光纖光柵波長信息長周期解調儀。
[0005]光纖光柵波長信息長周期解調儀，它包括寬帶ASE光源1、LPFG2、光分路器3、第一耦合器A、第二耦合器B、第三耦合器C、第四耦合器D、光放大板4、數據採集板5和埠臺6 ；
[0006]所述的埠臺6上設置有乙太網口、CHl埠、CH2埠、CH3埠、CH4埠和AC
埠 ；
[0007]AC埠接入供電電源，所述AC埠的電源信號輸出端與寬帶ASE光源I的電源信號輸入端、光放大板4的電源信號輸入端和數據採集板5的電源信號輸入端連接，寬帶ASE光源I輸出的光信號經LPFG2透射後入射至光分路器3 ；
[0008]光分路器3的第一個光信號輸出端輸出的光信號入射至第一I禹合器的感光端,所述第一耦合器的電信號輸出或輸入端與CHl埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第一耦合器的電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；
[0009]光分路器3的第二個光信號輸出端輸出的光信號入射至第二耦合器的感光端，所述第二耦合器的電信號輸出或輸入端與CH2埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第二耦合器的電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；
[0010]光分路器3的第三個光信號輸出端輸出的光信號入射至第三耦合器的感光端，所述第三耦合器的電信號輸出或輸入端與CH3埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第三耦合器的電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；
[0011]光分路器3的第四個光信號輸出端輸出的光信號入射至第四I禹合器的感光端,所述第四耦合器的電信號輸出或輸入端與CH4埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第四耦合器的第二電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；
[0012]光放大板4的電信號輸出端連接數據採集板5的電信號輸入端，所述數據採集板5的乙太網通信埠連接埠臺6的乙太網口。
[0013]本新型採用線性邊帶解調方案，利用光學帶通濾波器——長周期光柵透射率與波長的線性關係，研製用於FBG波長動態信號解調的解調儀。本實用新型集合光學技術、模擬技術和電子技術於一體，用模塊組合方式，將光傳感、信息控制和光電檢測中所用的光有源和無源等各類器件集成在一個系統，完成對外界傳感信息的測試、實驗結果的顯示，並且系統可進一步組合、拓展實驗內容。
[0014]本新型應能夠同時實現FBG波長信息解調、光無源器件的性能測試，並且其測量的動態範圍寬，同比提高了 15%，且本實用新型的系統簡單，同比現有技術，複雜度降低了一倍以上；同時具有綜合性強、覆蓋內容廣、操作方便的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的整體結構圖。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的光纖光柵波長信息長周期解調儀，它包括寬帶ASE光源1、LPFG2、光分路器3、第一耦合器A、第二耦合器B、第三耦合器C、第四耦合器D、光放大板4、數據採集板5和埠臺6 ;
[0017]所述的埠臺6上設置有乙太網口、CHl埠、CH2埠、CH3埠、CH4埠和AC
埠 ；
[0018]AC埠接入供電電源，所述AC埠的電源信號輸出端與寬帶ASE光源I的電源信號輸入端、光放大板4的電源信號輸入端和數據採集板5的電源信號輸入端連接，寬帶ASE光源I輸出的光信號經LPFG2透射後入射至光分路器3 ；
[0019]光分路器3的第一個光信號輸出端輸出的光信號入射至第一I禹合器的感光端,所述第一耦合器的電信號輸出或輸入端與CHl埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第一耦合器的電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；
[0020]光分路器3的第二個光信號輸出端輸出的光信號入射至第二耦合器的感光端，所述第二耦合器的電信號輸出或輸入端與CH2埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第二耦合器的電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；
[0021]光分路器3的第三個光信號輸出端輸出的光信號入射至第三耦合器的感光端，所述第三耦合器的電信號輸出或輸入端與CH3埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第三耦合器的電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；[0022]光分路器3的第四個光信號輸出端輸出的光信號入射至第四I禹合器的感光端,所述第四耦合器的電信號輸出或輸入端與CH4埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第四耦合器的第二電信號輸出端與光放大板4的電信號輸入端連接；
[0023]光放大板4的電信號輸出端連接數據採集板5的電信號輸入端，所述數據採集板5的乙太網通信埠連接埠臺6的乙太網口。
[0024]所述LPFG2 為長周期光纖光柵(Long-Period Fiber Grating,)。
[0025]工作原理:ASE光源I輸出光信號通過LPFG2進入光分路器，將光信號分別傳遞給4個耦合器，將光信號轉換為電信號，經過4個CH埠將電信號傳遞給光放大板4放大，利用數據採集板5採集信號，最終傳遞給埠臺6的乙太網口。從而實現光纖光柵波長信息的粗波分復用。
[0026]本實施方式中，FBG應變傳感溫度補償說明:
[0027]將CH2、CH3、CH4端接入FBGs應變傳感器，將CHIl接入的自由的FBG傳感器不受應變影響作為溫度補償。利用LPFG雙邊帶透射譜，讓應變FBGs與溫度FBG傳感器波長分別位於LPFG雙邊帶透射譜區域，將兩種傳感器至於統一溫度下，FBG強度的變化補償應變傳感器FBGs溫度造成的影響。
[0028]【具體實施方式】二:本實施方式對【具體實施方式】一所述的光纖光柵波長信息長周期解調儀的進一步限定，本實施方式中，第一耦合器A、第二耦合器B、第三耦合器C和第四耦合器D採用相同的耦合器實現。
【權利要求】
1.光纖光柵波長信息長周期解調儀，其特徵在於:它包括寬帶ASE光源(1)、LPFG(2)、光分路器(3)、第一耦合器(A)、第二耦合器(B)、第三耦合器(C)、第四耦合器(D)、光放大板(4)、數據採集板(5)和埠臺(6); 所述的埠臺(6)上設置有乙太網口、CHl埠、CH2埠、CH3埠、CH4埠和AC端Π ； AC埠接入供電電源，所述AC埠的電源信號輸出端與寬帶ASE光源(I)的電源信號輸入端、光放大板(4)的電源信號輸入端和數據採集板(5)的電源信號輸入端連接，寬帶ASE光源(I)輸出的光信號經LPFG (2)透射後入射至光分路器(3)； 光分路器(3)的第一個光信號輸出端輸出的光信號入射至第一I禹合器的感光端,所述第一耦合器的電信號輸出或輸入端與CHl埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第一耦合器的電信號輸出端與光放大板(4)的電信號輸入端連接； 光分路器(3)的第二個光信號輸出端輸出的光信號入射至第二耦合器的感光端，所述第二耦合器的電信號輸出或輸入端與CH2埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第二耦合器的電信號輸出端與光放大板(4)的電信號輸入端連接； 光分路器(3)的第三個光信號輸出端輸出的光信號入射至第三耦合器的感光端，所述第三耦合器的電信號輸出或輸入端與CH3埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第三耦合器的電信號輸出端與光放大板(4)的電信號輸入端連接； 光分路器(3)的第四個光信號輸出端輸出的光信號入射至第四耦合器的感光端，所述第四耦合器的電信號輸出或輸入端與CH4埠的電信號輸入或輸出端連接，所述第四耦合器的電信號輸出端與光放大板(4)的電信號輸入端連接； 光放大板(4)的電信號輸出端連接數據採集板(5)的電信號輸入端，所述數據採集板(5)的乙太網通信埠連接埠臺(6)的乙太網口。
2.根據權利要求1所述的光纖光柵波長信息長周期解調儀，其特徵在於:第一耦合器(A)、第二耦合器(B)、第三耦合器(C)和第四耦合器(D)採用相同的耦合器實現。
【文檔編號】G02F2/00GK203561374SQ201320685774
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月1日 優先權日:2013年11月1日
【發明者】熊燕玲, 李喬藝, 王鵬, 楊文龍, 梁歡, 任乃奎 申請人:哈爾濱理工大學