專利名稱：一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫 度傳感裝置。
背景技術(shù)：
光纖溫度傳感器是近年來開始研究的新型傳感技術(shù)，由于它可以獲得被測溫度場 的空間分布狀態(tài)和隨時(shí)間變化的信息，因此成為大型結(jié)構(gòu)溫度場檢測的經(jīng)濟(jì)和有效的測量 手段。它涉及光、機(jī)、電、算等多個(gè)學(xué)科，技術(shù)含量大。光纖溫度傳感器的基本原理是溫度變化的時(shí)候會改變光在物質(zhì)中的傳播速度， 也就是說，當(dāng)溫度變化的時(shí)候光路中的折射率會發(fā)生變化，這個(gè)時(shí)候光路終點(diǎn)位置會產(chǎn)生 一個(gè)偏移，測量后根據(jù)物質(zhì)特性可以計(jì)算出溫度。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，光纖溫度傳感器多采用單波長結(jié)構(gòu)，比如專利號為92229667，專利名稱為光纖溫度傳感器的專利，公開了這樣一種光纖溫 度傳感裝置該裝置采用一種和光纖折射率相匹配的高分子溫敏材料涂覆在二根熔接在一 起的光纖外面，使光能由一根光纖輸入該反射面出另一根光纖輸出，由于這種新型溫敏材 料受溫度影響，折射率發(fā)生變化，因此輸出的光功率與溫度呈函數(shù)關(guān)系。這種結(jié)構(gòu)主要存在穩(wěn)定性差、精度低，易受周圍環(huán)境影響等缺點(diǎn)。鑒于此，實(shí)有必要提供一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，以解 決該種傳感器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性不高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)方案是提供一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度 傳感裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。為解決上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感 裝置，包括雙波長光源、用于提供波長在800-900nm之間的第一光源，及波長大于1200nm 的第二光源；光纖探頭、其包括反射系數(shù)隨溫度變化而變化的半導(dǎo)體材料；光纖耦合器、連 接所述雙波長光源及所述光纖探頭，用于將所述雙波長光源提供的第一光源及第二光源傳 輸至所述光纖探頭，并將由所述半導(dǎo)體材料反射回來的反射光輸出；波分復(fù)用器、連接所述 光纖耦合器，將所述反射光分成第一光源的反射光、及第二光源的反射光兩路，分別輸出； 光電處理器、連接所述波分復(fù)用器，將輸入的第一光源的反射光、及第二光源的反射光分別 進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換的處理，得到第一電信號、及第二電信號后，將上述兩 者相除，得到最終需要的電信號，并根據(jù)該信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到溫度信息。較佳的，所述半導(dǎo)體材料為單晶硅。較佳的，所述單晶硅構(gòu)成單面拋光的晶片。較佳的，所述雙波長光源的輸出端連接所述光纖耦合器的輸入端，所述光纖耦合 器的COM端連接所述光纖探頭，所述光纖耦合器的輸出端連接所述波分復(fù)用器的輸入端。
較佳的，所述雙波長光源、所述光纖耦合器、所述光纖探頭、所述波分復(fù)用器、及所 述光電處理器之間均通過傳感光纖連接。較佳的，所述最終需要的電信號由第一電信號除以第二電信號得到。較佳的，所述光電處理器包括光探測器、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)處理器。較佳的，所述第一光源的波長為850匪，所述第二光源的波長為1310nm。本發(fā)明的有益效果在于穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、便于安 裝、成本低。


圖1為自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置光路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感器的結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。請參閱圖1及圖2，一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，包括雙波長光源3、用于提供波長在800-900nm之間的第一光源，及波長大于1200nm的 第二光源；光纖探頭5、其包括反射系數(shù)隨溫度變化而變化的半導(dǎo)體材料；光纖耦合器4、其通過傳感光纖42連接雙波長光源3，并通過傳感光纖51連接光 纖探頭5，用于將雙波長光源3提供的第一光源及第二光源傳輸至光纖探頭5，并將由所述 半導(dǎo)體材料反射回來的所述反射光輸出；則所述反射光攜帶了波長為800-900nm及波長大 于1200nm光波在同一溫度下的折射率信息；波分復(fù)用器2、通過傳感光纖41連接光纖耦合器4，將所述反射光分成第一光源的 反射光、及第二光源的反射光兩路，分別從傳感光纖21及22輸出；S卩，將原本混合在一起的 波長為800-900nm及波長大于1200nm的光波的反射光分開，將波長為800-900nm的光波的 反射光從傳感光纖21輸出，波長大于1200nm的光波的反射光從傳感光纖22輸出；光電處理器、連接所述波分復(fù)用器，將輸入的第一光源的反射光、及第二光源的反 射光分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換的處理，得到第一電信號、及第二電信號后， 將上述兩者相除，得到最終需要的電信號，并根據(jù)該信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到溫度信息。進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體材料為單晶硅，所述單晶硅構(gòu)成單面拋光的晶片。進(jìn)一步的，所述雙波長光源的輸出端連接所述光纖耦合器的輸入端，所述光纖耦 合器的COM端連接所述光纖探頭，所述光纖耦合器的輸出端連接所述波分復(fù)用器的輸入 端。進(jìn)一步的，所述最終需要的電信號由第一電信號除以第二電信號得到。進(jìn)一步的，所述光電處理器包括光探測器、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)處理器。進(jìn)一步的，所述第一光源的波長優(yōu)選為850nm，所述第二光源的波長優(yōu)選為 1310nmo
由于第一光源的800-900nm波長的光在單晶硅的吸收波長變化范圍之內(nèi)，因此， 此范圍內(nèi)波長的光對于單晶硅的反射率變化較為敏感，現(xiàn)有技術(shù)的單波長的傳感裝置，多 采用這個(gè)范圍內(nèi)的光作為單一光源。第二光源的1200nm以上波長的光處于單晶硅吸收光 譜之外，因此，對于單晶硅的反射率變化不敏感，然而，由于第一光源與第二光源的光在同 樣的溫度下由同一光纖探頭反射，經(jīng)過同樣的路徑到達(dá)光電處理器，因此，兩者受到的外界 干擾(入光纖應(yīng)力損耗、光纖狀態(tài)、噪聲等因素)是基本相同的，也就是說，第二光源的反射 光是對反射率不敏感，但記錄了與第一光源相近噪聲的參考信號。將第一電信號與第二電 信號相除，就能夠極大的減少干擾因素，大大提高穩(wěn)定性。綜上所述，本發(fā)明針對以往多數(shù)光纖溫度傳感裝置設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性不高 等缺陷，提出了一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，該傳感器結(jié)構(gòu)通過采 用雙波長光自補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以在同一溫度下，得到不同光波長的輸出結(jié)果，再將兩者相 比，這樣在系統(tǒng)光路的內(nèi)部建立一個(gè)參照對比系統(tǒng)，消除溫度探頭內(nèi)部的干擾和不穩(wěn)定因 素，，使系統(tǒng)具有更佳的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，達(dá)到提高系統(tǒng)性能的目的。此外，本裝置還具有結(jié) 構(gòu)簡單、體積小、重量輕、便于安裝、成本低等特點(diǎn)。以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。不脫離本發(fā)明精神和范圍的 任何修改或局部替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于，包括雙波長光源、用于提供波長在800 900nm之間的第一光源，及波長大于1200nm的第二光源；光纖探頭、其包括反射系數(shù)隨溫度變化而變化的半導(dǎo)體材料；光纖耦合器、連接所述雙波長光源及所述光纖探頭，用于將所述雙波長光源提供的第一光源及第二光源傳輸至所述光纖探頭，并將由所述半導(dǎo)體材料反射回來的反射光輸出；波分復(fù)用器、連接所述光纖耦合器，將所述反射光分成第一光源的反射光、及第二光源的反射光兩路，分別輸出；光電處理器、連接所述波分復(fù)用器，將輸入的第一光源的反射光、及第二光源的反射光分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換的處理，得到第一電信號、及第二電信號后，將上述兩者相除，得到最終需要的電信號，并根據(jù)該信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到溫度信息。
2.如權(quán)利要求1所述的自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于 所述半導(dǎo)體材料為單晶硅。
3.如權(quán)利要求2所述的自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于 所述單晶硅構(gòu)成單面拋光的晶片。
4.如權(quán)利要求1所述的自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于 所述雙波長光源的輸出端連接所述光纖耦合器的輸入端，所述光纖耦合器的COM端連接所 述光纖探頭，所述光纖耦合器的輸出端連接所述波分復(fù)用器的輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于 所述雙波長光源、所述光纖耦合器、所述光纖探頭、所述波分復(fù)用器、及所述光電處理器之 間均通過傳感光纖連接。
6.如權(quán)利要求1所述的自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于 所述最終需要的電信號由第一電信號除以第二電信號得到。
7.如權(quán)利要求1所述的自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于 所述光電處理器包括光探測器、放大器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)處理器。
8.如權(quán)利要求1所述的自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，其特征在于 所述第一光源的波長為850nm，所述第二光源的波長為1310nm。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種自帶光補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的雙波長型光纖溫度傳感裝置，包括雙波長光源、用于提供第一光源，及第二光源；光纖探頭；光纖耦合器、連接所述雙波長光源及所述光纖探頭，用于將所述雙波長光源提供的第一光源及第二光源傳輸至所述光纖探頭，并將反射光輸出；波分復(fù)用器、連接所述光纖耦合器，將所述反射光分成第一光源的反射光、及第二光源的反射光兩路，分別輸出；光電處理器、連接所述波分復(fù)用器，將輸入的第一光源的反射光、及第二光源的反射光分別進(jìn)行處理后相除，得到最終需要的電信號，并根據(jù)該信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到溫度信息。本發(fā)明的有益效果在于穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、便于安裝、成本低。
文檔編號G01K11/32GK101893489SQ20101012247
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者仝芳軒, 周正仙, 席剛, 楊斌, 皋魏 申請人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司