專利名稱：一種融合光纖布拉格光柵傳感器和拉曼傳感器的傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纖布拉格光柵(FBG)傳感系統(tǒng)與 拉曼傳感器融合的傳感系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光纖布拉格光柵(FBG)是一種能反射特定波長的光纖濾波器，它的中心波長會隨 外界環(huán)境的溫度、應(yīng)力、壓力等參量的變化而變化。根據(jù)這一原理，可以通過測量FBG波長 的變化來測量外界環(huán)境物理量的變化。由于FBG具有成本低，加工簡單，體積小等諸多優(yōu) 點，目前成為光纖傳感器中應(yīng)用最廣泛的傳感器。單個FBG的工作線寬很窄，并且每次只能測量一個參量，如果需要多參量測量，就 需要多個FBG，這嚴(yán)重影響FBG的容量。因此如何提高FBG的容量，使得溫度和其他參量能 同時測量是一個急待解決又懸而未決的難題。光纖的拉曼散射效應(yīng)是光纖本身固有的一種特性，光纖的散射效應(yīng)早就被人們所 認(rèn)識，隨著對其研究的不斷深入，其應(yīng)用前景越來越受到廣泛的關(guān)注。利用拉曼散射效應(yīng)研 制的分布式光纖傳感器，使用壽命長，光纖損耗小，且容易加工和敷設(shè)?；谝陨戏治觯绻馨焉鲜鰞烧呷诤掀饋?，這將大大的解決FBG傳感器溫度和 其他參量同時測量問題，可以在工程中實現(xiàn)多點的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是如何提供一種融合光纖布拉格光柵傳感與拉曼傳感器 的傳感系統(tǒng)，該傳感系統(tǒng)能實現(xiàn)溫度和其他參量同時檢測。本發(fā)明所提出的技術(shù)問題是這樣解決的提供一種融合光纖布拉格光柵傳感與拉 曼傳感器的傳感系統(tǒng)，其特征在于①包括光源1、環(huán)形器2、若干光纖布拉格光柵3、波分復(fù)用器4、耦合器5、斜坡濾波 器6、第一光電探測器7、第二光電探測器8、第三光電探測器9、第四光電探測器10、第一除 法器11、第二除法器12和傳感信號響應(yīng)處理模塊13 ；②信號經(jīng)光源1進(jìn)入環(huán)形器2，環(huán)形器2連接若干光纖布拉格光柵3和波分復(fù)用器 4，所述波分復(fù)用器4將信號分為三路第一路進(jìn)入耦合器5又被分為兩束，一束與斜坡濾波 器6和第三光電探測器9相連，另一束直接進(jìn)入第一光電探測器7，這兩束信號都經(jīng)過第一 除法器11相除，再與傳感信號響應(yīng)處理模塊13連接；第二路經(jīng)過第二光電探測器8和第二 除法器12后進(jìn)入傳感信號響應(yīng)處理模塊13 ；第三路經(jīng)過第四光電探測器10和第二除法器 12后也進(jìn)入傳感信號響應(yīng)處理模塊13。按照本發(fā)明所提供的融合光纖布拉格光柵傳感與拉曼傳感器的傳感系統(tǒng)，其特征 在于，波分復(fù)用器(4)的三個通道的工作波長分別對應(yīng)系統(tǒng)所用光纖布拉格光柵(3)的中 心波長減13THZ、光纖布拉格光柵(3)中心波長、光纖布拉格光柵(3)中心波長加13THZ。按照本發(fā)明所提供的融合光纖布拉格光柵傳感與拉曼傳感器的傳感系統(tǒng)，其特征在于所述斜坡濾波器6的斜坡波長范圍覆蓋光纖布拉格光柵3的中心波長變化范圍。本發(fā)明的工作原理為激光光源經(jīng)過調(diào)制后，經(jīng)過環(huán)形器2送入到傳感光纖，F(xiàn)BG 反射的中心波長隨外界溫度或應(yīng)力等變化而變化，可以實現(xiàn)傳感，同時經(jīng)過傳感光纖的激 光脈沖光會不斷產(chǎn)生背向拉曼散射光波(即分別為Anti_Stokes和Stokes光)，Anti_ Stokes光的的強(qiáng)弱隨所在光纖散射點溫度等參量的變化而變化，可以實現(xiàn)傳感。
從FBG反射回來的傳感信號和后向拉曼散射光波被波分復(fù)用器分成三路分別處 理，一路進(jìn)入1 X 2耦合器，另兩路直接連接光電探測器，這兩路信號通過除法器相除，然 后通過傳感信號響應(yīng)處理模塊處理后，通過分析時域反射波形，利用OTDR(Optical Time Domain RefIectometer光時域反射計)原理，可得出后向拉曼散射光波光強(qiáng)變化發(fā)生的地 點，分析除法器的結(jié)果，得出光強(qiáng)變化后的大小。進(jìn)入1X2耦合器的那一路信號的又被耦 合器分為兩路，一路與斜坡濾波器和光電探測器相連，另一路直接連接光電探測器，這兩路 信號同樣通過除法器相除，再與傳感信號響應(yīng)處理模塊處理后，可得出FBG波長變化發(fā)生 的地點，分析除法器的結(jié)果，得出波長變化后的大小，通過分析傳感信號處理模塊，分別算 出溫度和其它參量的值。本發(fā)明的有益效果只需簡單的系統(tǒng)就能實現(xiàn)溫度和其他多個參量同時測量，用 拉曼效應(yīng)測一組溫度參量，F(xiàn)BG測量其他參量，使得監(jiān)測點更多，測量系統(tǒng)精度更高。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。其中，1、光源，2、環(huán)形器，3、若干光纖布拉格光柵，4、波分復(fù)用器，5、耦合器，6、斜 坡濾波器，7、第一光電探測器，8、第二光電探測器，9、第三光電探測器，10、第四光電探測 器，11、第一除法器，12、第二除法器，13、傳感信號響應(yīng)處理模塊。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述如圖1所示，激光光源產(chǎn)生的脈沖光，經(jīng)過環(huán)形器送入到傳感光纖，進(jìn)入FBG (假設(shè) FBG波長為1550nm，反射率> 90% )，從FBG反射回來的傳感信號和后向拉曼散射光波被波 分復(fù)用器(波分復(fù)用器的工作波長為1450nm/1550nm/1665nm)分成三路分別處理，波長為 1550nm的光進(jìn)入1X2耦合器，另兩路(波長為1450nm/1665nm)直接連接光電探測器，這兩 路信號通過除法器相除，然后通過傳感信號響應(yīng)處理模塊處理后，通過分析時域反射波形， 利用OTDR(Optical Time Domain RefIectometer光時域反射計)原理，可得出后向拉曼散 射光波光強(qiáng)變化發(fā)生的地點，分析除法器的結(jié)果，得出光強(qiáng)變化后的大小。進(jìn)入1X2耦合 器的那一路信號的又被耦合器分為兩路，一路與斜坡濾波器和光電探測器相連，另一路直 接連接光電探測器，這兩路信號同樣通過除法器相除，再與傳感信號響應(yīng)處理模塊處理后， 可得出FBG波長變化發(fā)生的地點，分析除法器的結(jié)果，得出波長變化后的大小，通過分析傳 感信號處理模塊，分別算出溫度和其它參量的值。
權(quán)利要求
一種融合光纖布拉格光柵傳感與拉曼傳感器的傳感系統(tǒng)，其特征在于①包括光源(1)、環(huán)形器(2)、若干光纖布拉格光柵(3)、波分復(fù)用器(4)、耦合器(5)、斜坡濾波器(6)、第一光電探測器(7)、第二光電探測器(8)、第三光電探測器(9)、第四光電探測器(10)、第一除法器(11)、第二除法器(12)和傳感信號響應(yīng)處理模塊(13)；②信號經(jīng)光源(1)進(jìn)入環(huán)形器(2)，環(huán)形器(2)連接若干光纖布拉格光柵(3)和波分復(fù)用器(4)，所述波分復(fù)用器(4)將信號分為三路第一路進(jìn)入耦合器(5)又被分為兩束，一束與斜坡濾波器(6)和第三光電探測器(9)相連，另一束直接進(jìn)入第一光電探測器(7)，這兩束信號都經(jīng)過第一除法器(11)相除，再與傳感信號響應(yīng)處理模塊(13)連接；第二路經(jīng)過第二光電探測器(8)和第二除法器(12)后進(jìn)入傳感信號響應(yīng)處理模塊(13)；第三路經(jīng)過第四光電探測器(10)和第二除法器(12)后也進(jìn)入傳感信號響應(yīng)處理模塊(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合光纖布拉格光柵傳感與拉曼傳感器的傳感系統(tǒng)，其特征 在于，波分復(fù)用器(4)的三個通道的工作波長分別對應(yīng)系統(tǒng)所用光纖布拉格光柵(3)的中 心波長減13THZ、光纖布拉格光柵(3)中心波長、光纖布拉格光柵(3)中心波長加13THZ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合光纖布拉格光柵傳感與拉曼傳感器的傳感系統(tǒng)，其特征 在于所述斜坡濾波器(6)的斜坡波長范圍覆蓋光纖布拉格光柵(3)的中心波長變化范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種融合光纖布拉格光柵傳感與拉曼傳感器的傳感系統(tǒng)，包括光源1、環(huán)形器2、若干光纖布拉格光柵3、波分復(fù)用器4、耦合器5、斜坡濾波器6、第一光電探測器7、第二光電探測器8、第三光電探測器9、第四光電探測器10、第一除法器11、第二除法器12和傳感信號響應(yīng)處理模塊13。本發(fā)明的有益效果能實現(xiàn)溫度和其他多個參量同時測量，用拉曼效應(yīng)測一組溫度參量，F(xiàn)BG測量其他參量，使得監(jiān)測點更多，測量系統(tǒng)精度更高。
文檔編號G01D5/353GK101813496SQ20101014733
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者冉曾令, 劉川, 饒云江 申請人:電子科技大學(xué)