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基于微波光子濾波器的光纖布拉格光柵橫向壓力傳感器系統(tǒng)及測量方法與流程

文檔序號:11822874閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.基于微波光子濾波器的光纖布拉格光柵橫向壓力傳感器系統(tǒng),其特征在于,包括寬帶光源、電光強度調制器、第一光纖耦合器、光纖布拉格光柵、光纖偏振分束器、可調光纖延時線、可調光纖衰減器、第二光纖耦合器、色散補償光纖、光電探測器和矢量網(wǎng)絡分析儀;所述電光強度調制器的光輸入端與寬帶光源的輸出端相連,所述電光強度調制器的輸出端口與第一光纖耦合器的一個輸入端口相連,所述電光強度調制器的射頻輸入端與矢量網(wǎng)絡分析儀的射頻輸出端口相連;所述第一光纖耦合器的輸出端與光纖布拉格光柵相連,所述第一光纖耦合器的另一個輸入端口與光纖偏振分束器的輸入端相連;所述光纖偏振分束器的一個輸出端連接可調光纖延時線的輸入端,另外一個輸出端連接可調光纖衰減器的輸入端;所述第二光纖耦合器的兩個輸入端分別連接可調光纖諧延時線的輸出端和可調光纖衰減器的輸出端,所述第二光纖耦合器的輸出端與色散補償光纖的輸入端相連;所述色散補償光纖的輸出端與光電探測器的輸入端相連,所述光電探測器的輸出端與矢量網(wǎng)絡分析儀的輸入端相連。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于微波光子濾波器的光纖布拉格光柵橫向壓力傳感器系統(tǒng),其特征在于,所述光電探測器與矢量網(wǎng)絡分析儀之間、矢量網(wǎng)絡分析儀與電光強度調制器之間采用標準射頻連接線連接,其余器件之間采用標準單模光纖連接。

3.如權利要求1所述基于微波光子濾波器的光纖布拉格光柵橫向壓力傳感器系統(tǒng)的測量方法,其特征在于,包括如下步驟:

寬譜光源輸出的寬帶光譜經(jīng)過電光強度調制器被矢量網(wǎng)絡分析儀所發(fā)出的微波信號調制,獲得調制信號,隨后經(jīng)過第一光纖耦合器輸入到加了橫向負載的傳感光纖布拉格光柵上;從光纖布拉格光柵反射回來的光信號再次經(jīng)過第一光纖耦合器,隨后輸入到光纖偏振分束器,經(jīng)過光纖偏振分束器的作用將該信號分離成兩束對應不同偏振方向的光信號,其中一束光信號沿著可調光纖延時線傳輸,另一束光信號沿著可調光纖衰減器傳輸,這兩個路徑傳輸?shù)墓庑盘柾ㄟ^第二光纖耦合器再次匯聚到一起并進入到色散補償光纖進行進一步的采樣和時延,最后進入光電探測器恢復得到電信號;通過矢量網(wǎng)絡分析儀進行微波電信號頻率的掃描,并通過內置的電功率計測量恢復電信號的功率,測量并記錄頻率響應譜線,獲得諧振頻率,所述諧振頻率為電功率計測得的功率值的極小點所對應的微波電信號頻率,根據(jù)所述諧振頻率的頻率移動值與被測橫向壓力值的對應關系,求取被測橫向壓力信號的大小。

4.根據(jù)權利要求3所述的測量方法,其特征在于,所述諧振頻率的頻率移動值Δfnotch與被測橫向壓力值F的對應關系為:

<mrow> <msub> <mi>&Delta;f</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mi>o</mi> <mi>t</mi> <mi>c</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <mo>&ap;</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mfrac> <mrow> <mi>k</mi> <mo>&CenterDot;</mo> <mi>C</mi> </mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>&Delta;T</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mfrac> <mi>F</mi> </mrow>

其中n是光纖的有效折射率,λB是光柵的初始中心波長,p11和p12是光纖的彈光系數(shù),E是楊氏模量,υ是柏松比,l為受力光纖的長度,b是光纖的半徑,ΔT0為可調光纖延時線預置的初始時延值,k為色散補償光纖的色散量。

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