一種分布式光纖曲率傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分布式光纖曲率傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，基于光纖的曲率傳感器的基本原理主要是對由于光纖彎曲所引起的光纖中傳輸光的強度或相位變化進(jìn)行測量，以計算出光纖的彎曲情況。
[0003]基本技術(shù)原理主要包括:長周期光纖光柵技術(shù)，布拉格光纖光柵技術(shù)，光纖Sagnac環(huán)技術(shù)，Mach_Zehnder干涉技術(shù)以及光纖定向親合技術(shù)。然而，基于以上技術(shù)所設(shè)計的光纖曲率都是單點式或多點式，無法實現(xiàn)對整條光纖曲率的連續(xù)測量，限制了其應(yīng)用場景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種分布式光纖曲率傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)中曲率測量的位置少，無法連續(xù)測量，嚴(yán)重制約了應(yīng)用范圍的技術(shù)問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種分布式光纖曲率傳感器，包括:調(diào)頻單元、脈沖調(diào)制單元、傳感光纖、光源以及光信號處理單元；
[0006]所述光源分別與所述調(diào)頻單元以及所述脈沖調(diào)制單元，輸出光信號；
[0007]所述調(diào)頻單元與所述傳感光纖第一端相連，發(fā)送調(diào)頻后的光信號；
[0008]所述脈沖調(diào)制單元與所述傳感光纖的第二端相連，向所述傳感光纖輸送光脈沖信號;
[0009]所述光信號處理單元與所述傳感光纖相連，接收所述傳感光纖的輸出光信號，并解析得到布里淵頻移；
[0010]其中，所述傳感光纖采用少模光纖，所述少模光纖的模式包括2?5模。
[0011]進(jìn)一步地，所述調(diào)頻單元包括:第一偏振控制器、第一電光調(diào)制器、微波源、第二偏振控制器以及擾偏器；
[0012]所述微波源與所述第一光電調(diào)制器相連，驅(qū)動所述第一光電調(diào)制器動作；
[0013]所述第一偏振控制器與所述光源相連，獲取光源光信號并調(diào)整偏振態(tài)，輸出一次偏振光信號；
[0014]所述第一光電探測器的輸入端與所述第一偏振控制器的輸出端相連，獲取所述一次偏振光信號并調(diào)節(jié)其頻率；
[0015]所述第二偏振控制器與所述第一光電調(diào)制器輸出端相連，獲取調(diào)頻后的光信號并調(diào)整其偏振態(tài)，輸出二次偏振光信號；
[0016]所述擾偏器與所述第二偏振控制器輸出端相連，再次調(diào)整偏振態(tài)，后輸出給所述傳感光纖。
[0017]進(jìn)一步地，所述脈沖調(diào)制單元包括:第三偏振控制器、第二電光調(diào)制器、任意波形發(fā)生器以及光放大器；
[0018]所述第三偏振控制器與所述光源相連，獲取所述光源光信號并調(diào)整偏振態(tài)；
[0019]所述第二電光調(diào)制器的輸入端分別與所述任意波形發(fā)生器以及所述第三偏振控制器相連，輸出脈沖光信號；
[0020]所述光放大器分別與所述第二電光調(diào)制器的輸出端相連，放大功率并輸入到所述傳感光纖，激發(fā)布里淵散射效應(yīng)。
[0021]進(jìn)一步地，所述光信號處理單元包括:光濾波器、光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡及數(shù)字信號處理器；
[0022]所述關(guān)濾波器與所述傳感光纖相連，獲取其輸出光中的斯托克斯光時域信號；
[0023]所述光濾波器的輸出端依次通過光電探測器、數(shù)據(jù)采集卡與所述數(shù)字信號處理器相連；
[0024]所述數(shù)據(jù)采集卡與所述任意波形發(fā)生器相連，驅(qū)動數(shù)據(jù)采集動作；
[0025]其中，所述數(shù)據(jù)采集卡采集適于數(shù)據(jù)，得到整條傳感光纖在對應(yīng)頻率下的布里淵增益；
[0026]數(shù)字信號處理器將得到的整條傳感光纖在對應(yīng)頻率下的布里淵增益進(jìn)行擬合優(yōu)化，得到傳感光纖上每一點對應(yīng)的布里淵譜線。。
[0027]進(jìn)一步地，所述脈沖調(diào)制單元、所述傳感光纖及光信號處理單元通過環(huán)形器相連；
[0028]其中，所述脈沖調(diào)制單元與所述環(huán)形器的1端口相連，所述傳感光纖的第二端與所述環(huán)形器的2端口相連，所述光信號處理單元與所述環(huán)形器的輸出端，即3端口相連。
[0029]一種曲率測量方法，采用上述分布式光纖曲率傳感器進(jìn)行測量；
[0030]其中，所述傳感光纖纏繞在被測量物表面，測量曲率變化。
[0031]本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0032]1、本申請實施例中提供的分布式光纖曲率傳感器，利用布里淵散射效應(yīng)，通過調(diào)頻單元調(diào)整光源光信號的頻率；當(dāng)信號光強最大時，調(diào)節(jié)的頻率等于光纖該點的布里淵頻移，即得到最精確可靠的布里淵頻移。通過脈沖調(diào)制單元輸出脈沖光信號到傳感光纖中，實現(xiàn)信號定位，得到整條光纖中各點的布里淵頻移實現(xiàn)分布式測量，大大提升監(jiān)測的范圍和適應(yīng)性。
[0033]2、本申請實施例中提供的分布式光纖曲率傳感器，在具體使用時，通過將傳感光纖設(shè)置在被檢測物的表面，在表面曲面變化的情況下，光纖發(fā)生彎曲，其光軸會發(fā)生偏移并引起彎曲應(yīng)力，進(jìn)而使這一點的布里淵頻移改變，并且其布里淵頻移與彎曲半徑有明確的對應(yīng)關(guān)系，使得曲率測量更為精確可靠。
[0034]3、本申請實施例中提供的分布式光纖曲率傳感器，米用少模光纖作為傳感光纖，直接感應(yīng)被測對象的曲面形變；少模光纖中的布里淵頻移對于光纖彎曲十分敏感，感應(yīng)效率和精度十分優(yōu)良。同時，由于光纖中不同模式的布里淵頻移各不相同，少模光纖模式容量小，模式耦合并不容易發(fā)生，一定程度上提升了測量精度，和數(shù)據(jù)可靠性，避免了模間串?dāng)_導(dǎo)致的測量錯誤。
[0035]4、本申請實施例中提供的分布式光纖曲率傳感器，采用傳感光纖纏繞或者鋪設(shè)在需要測量的物體之上，通過以上操作測量光纖每一點的布里淵頻移，即可得知所需測量物體的曲率變化，完整而連續(xù)。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實施例提供的分布式光纖曲率傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2為本發(fā)明實施例提供的光纖曲率半徑與布里淵頻移的關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0038]本申請實施例通過提供一種分布式光纖曲率傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)中曲率測量的位置少，無法連續(xù)測量，嚴(yán)重制約了應(yīng)用范圍的技術(shù)問題；實現(xiàn)了分布式測量，使得利用光纖進(jìn)行連續(xù)曲率測量成為可能，使得光纖曲率傳感器有了更廣闊的應(yīng)用的場景。
[0039]為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供技術(shù)方案的總體思路如下:
[0040]一種分布式光纖曲率傳感器，包括:調(diào)頻單元、脈沖調(diào)制單元、傳感光纖、光源以及光信號處理單元；
[0041]所述光源分別與所述調(diào)頻單元以及所述功率調(diào)節(jié)單元，輸出光信號；
[0042]所述調(diào)頻單元與所述傳感光纖第一端相連，發(fā)送調(diào)頻后的光信號；
[0043]所述脈沖調(diào)制單元與所述傳感光纖的第二端相連，向所述傳感光纖輸送光脈沖信號;
[0044]所述光信號處理單元與所述傳感光纖相連，接收所述傳感光纖的輸出光信號，并解析得到布里淵頻移；
[0045]其中，所述傳感光纖采用少模光纖，所述少模光纖的模式包括2?5模。
[0046]通過上述內(nèi)容可以看出，利用布里淵光時域分析技術(shù)，對少模光纖中的布里淵頻移進(jìn)行測定，然后通過少模光纖彎曲半徑與布里淵頻移的對應(yīng)關(guān)系，計算出光纖上每一點對應(yīng)的彎曲情況，實現(xiàn)了分布式曲率傳感。
[0047]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實施例以及實施例中的具體特征是對本申請技術(shù)方案的詳細(xì)的說明，而不是對本申請技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請實施例以及實施例中的技術(shù)特征可以相互組合。
[0048]參見圖1，本發(fā)明實施例提供的一種分布式光纖曲率傳感器，包括:調(diào)頻單元、脈沖調(diào)制單元、傳感光纖、光源以及光信號處理單元；
[0049]所述光源分別與所述調(diào)頻單元以及所述脈沖調(diào)制單元，輸出光信號；
[0050]所述調(diào)頻單元與所述傳感光纖第一端相連，發(fā)送調(diào)頻后的光信號；
[0051]所述脈沖調(diào)制單元與所述傳感光纖的第二端相連，向所述傳感光纖輸送光脈沖信號;
[0052]所述光信號處理單元與所述傳感光纖相連，接收所述傳感光纖的輸出光信號，并解析得到布里淵頻移；
[0053]其中，所述傳感光纖采用少模光纖，所述少模光纖的模式包括2?5模。
[0054]進(jìn)一步地，所述調(diào)頻單元包括:第一偏振控制器、第一電光調(diào)制器、微波源、第二偏振控制器以及擾偏器；
[0055]所述微波源與所述第一光電調(diào)制器相連，驅(qū)動所述第一光電調(diào)制器動作；
[0056]所述第一偏振控制器與所述光源相連，獲取光源光信號并調(diào)整偏振態(tài)，輸出一次偏振光信號；
[0057]所述第一光電探測器的輸入端與所述第一偏振控制器的輸出端相連，獲取所述一次偏振光信號并調(diào)節(jié)其頻率；
[0058]所述第二偏振控制器與所述第一光電調(diào)制器輸出端相連，獲取調(diào)頻后的光信號并調(diào)整其偏振態(tài)，輸出二次偏振光信號；
[0059]所述擾偏器與所述第二偏振控制器輸出端相連，再次調(diào)整偏振態(tài)，后輸出給所述傳感光纖。
[0060]進(jìn)一步地，所述脈沖調(diào)制單元包括:第三偏振控制器、第二電