[发明专利]一种光纤温度传感装置

说明书

本发明公开了一种光纤温度传感装置，包括光电调制单元、分束单元、第一支路、第二支路以及合束单元，由光电调制单元、分束单元、第一支路以及合束单元构成第一振荡回路，第一振荡回路用于实现第一微波信号的振荡，由光电调制单元、分束单元、第二支路以及合束单元构成第二振荡回路，第二振荡回路用于实现第二微波信号的振荡，通过将第一微波信号与第二微波信号进行叠加处理获得谐振波，当温度信号加载至第二光纤中传感区域时，谐振波的振荡峰会发生漂移，通过获得固定频率下谐振波的强度变化可以实现对温度信号解调。本发明提供的装置灵敏度高，抗干扰能力强，相位噪声小且测量范围广且解调简单，并可以用于光纤通信。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，更具体地，涉及一种光纤温度传感。

技术背景

光纤传感技术的发展始于20世纪70年代，是光电技术发展最活跃的分支之一。由于光纤具有灵敏度高、抗电磁干扰、体积小、易成阵列等诸多特点。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。

相比传统传感器，利用光纤进行传感有许多优点：光纤体积小、重量轻，便于埋进待测结构中；绝缘性好，安全性高，适用于易燃易爆环境；不受电磁干扰，适用于强电场磁场环境；耐腐蚀，可在各种恶劣环境中使用；损耗小、容量大，便于长距离测量及组网；灵敏度高，可用于微弱振动的测量。

目前基于光纤的温度传感器可分为光纤光栅型、sagnac干涉结构型、新型光纤微结构型以及拉曼/布里渊型。但这几种常见的光纤温度传感器存在各自的缺陷，其中，光纤光栅型温度传感器通过检测光纤光栅的中心波长来解调温度的变化，但传统的光谱解调成本较为昂贵，并且光谱解调的分辨率受到一定的限制，无法实现高精度的温度探测，并且光栅易受到其他外界环境的影响而造成测得的光纤光栅中心波长漂移量不够准确。sagnac干涉结构型与新型光纤微结构性光纤温度传感器虽能达到精度、高灵敏性的温度探测，但从两者的光学结构可看出当它们探测温度变化时需要严格排除外界其他干扰，这是由于基于光域的传感结构较为敏感，当光路稍作改变时探测到的信号光就会发生改变。拉曼与布里渊型光纤温度传感器的原理是基于光纤的非线性效应，但拉曼效应与布里渊效应的强度太弱，因此需要在传感系统中增强探测信号的强度，这在一方面就增加了传感系统的成本。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种光纤温度传感装置，旨在解决现有技术由于光纤传感器结构原因导致光纤传感器无法兼顾高灵敏度、抗干扰以及解调方法简单的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种光纤温度传感装置，包括：

光电调制单元，其输入端接收激光信号，用于根据控制端反馈电信号对激光信号进行调制处理，输出调制光信号；

分束单元，其输入端与光电调制单元的输出端连接，用于对调制光信号进行分束处理输出第一调制光信号和第二调制光信号；

第一支路，其输入端与分束单元的第一输出端连接，用于传输第一调制光信号，将经过传输后的第一调制光信号进行光电转化获得第一微波信号，并对第一微波信号进行放大处理输出放大后的第一微波信号；

第二支路，其设有传感单元，其输入端与分束单元的第二输出端连接，用于传输第二调制光信号，将经过传输后的第二调制光信号进行光电转化获得第二微波信号，并对第二微波信号进行放大处理输出放大后的第二微波信号；

合束单元，其第一输入端与第一支路的输出端连接，其第二输入端与第二支路的输出端连接，其输出端与光电调制单元的控制端连接，用于对第一微波信号和第二微波信号进行叠加处理输出谐振波，并将谐振波作为反馈电信号传输至光电调制单元的控制端；

当第二支路的传感单元加载有温度信号后，第二微波信号的振荡峰变化，进而使得谐振波的振荡峰频率变化，实现谐振波的振荡峰频率变化与温度信号变化相关。