[实用新型]一种利用长周期光纤光栅的测温装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤光栅测温装置技术领域，具体涉及一种利用长周期光纤光栅的测温装置。

背景技术

光纤传感器技术是随着低损耗光纤的诞生和光纤通信技术的迅猛发展而逐步发展起来的，光纤传感技术的研究和开发迄今为止已有近三十年的历史，已经成为传感技术中的一个重要分支。光纤传感器能够测量许多的物理、化学等方面的参量，比如压力、温度、应变、位移、加速度、浓度、湿度、流量等，相对于传统的电子传感器，光纤传感器具有质量轻、安全、抗电磁干扰、耐高温高压、灵敏度高等优点，能够实现远距离传输，在工业、民用建筑等多种领域都已得到广泛地应用。

温度测量在冶金、制药、煤矿等行业安全问题上一个非常重要的环节，对于温度测量装置的发展多种多样，测量精度要求也变得越来越高。而长周期光纤光栅谐振波长和峰值损耗对外界物理量的敏感特性在不同领域有不同的要求。不如利用这些敏感特性制作高灵敏度的光纤传感器。长周期光纤光栅在温度测量方面相对于其它传统的测温装置具有抗电磁干扰、抗电气噪声、耐高温、耐腐蚀等克服其它恶劣环境的优点。而基于长周期光纤光栅的温度传感器种类繁多，但是价格昂贵、测量精度差，所以研究设计一种成本低、灵敏度高且测量效果好的光纤光栅测温装置变得非常有必要。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供了一种结构简单且测量准确的利用长周期光纤光栅的测温装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种利用长周期光纤光栅的测温装置，其特征在于：沿光传输方向依次设有通过光纤相连的980泵浦光源、波分复用、掺饵光纤、长周期光纤光栅、光纤耦合器、色散补偿光纤和第二法拉第旋镜，第一法拉第旋镜通过光纤与波分复用相连，第一法拉第旋镜和第二法拉第旋镜构成光纤谐振腔，光纤耦合器通过光纤依次与光电探测器和频谱分析仪相连。

本实用新型利用两个法拉第旋镜构成的光纤谐振腔，配合掺饵光纤构成激光器，色散补偿光纤接在光纤耦合器和第二法拉第旋镜之间。其中：从980泵浦光源发射一束光通过波分复用器进入光纤谐振腔，通过掺铒光纤的光在光纤谐振腔中被不断地放大，当泵浦光源达到阈值时，由长周期光纤光栅的选择作用会有相应波长的激光输出，在频谱分析仪上就可以看到激光拍频。当长周期光纤光栅受到的外界温度发生变化时，长周期光纤光栅中心波长发生漂移，由掺铒光纤和两个法拉第旋镜构成的激光器的工作波长也会产生相应的变化，由于色散补偿光纤具有时延特性，导致光纤激光器的谐振腔腔长发生相应的改变，从而引起拍频频率的变化，利用频谱分析仪对拍频进行监测。通过分析拍频频率和激光器工作波长的变化关系，建立起拍频和外界温度变化的对应关系，利用长周期光纤光栅实现了对温度的准确测量。

本实用新型结构简单，方式新颖，具有可操作性高和实用性好等特点，在光纤传感测温领域具有较好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的光路连接图。

图中：1、第一法拉第旋镜，2、980泵浦光源，3、波分复用，4、掺饵光纤，5、长周期光纤光栅，6、光纤耦合器，7、色散补偿光纤，8、第二法拉第旋镜，9、光电探测器，10、频谱分析仪。

具体实施方式

结合附图详细描述本实用新型的具体内容。如图1所示，一种利用长周期光纤光栅的测温装置，沿光传输方向依次设有通过光纤相连的980泵浦光源2、波分复用3、掺饵光纤4、长周期光纤光栅5、光纤耦合器6、色散补偿光纤7和第二法拉第旋镜8，第一法拉第旋镜1通过光纤与波分复用3相连，第一法拉第旋镜1和第二法拉第旋镜8构成光纤谐振腔，光纤耦合器6通过光纤依次与光电探测器9和频谱分析仪10相连。

本实用新型是一种利用长周期光纤光栅的测温装置。将长周期光纤光栅作为温度传感器，长周期光纤光栅具有窄线宽、低反射率的特点,当其所受温度发生改变时，长周期光纤光栅的中心波长会随温度的变化而发生漂移。其作用机理是由980泵浦光源提供一束光源，进入到光纤谐振腔中，光纤谐振腔中设有非线性增益的掺饵光纤，掺饵光纤激发出来的光在光纤谐振腔内不断被放大，当泵浦光源达到一定功率时，通过长周期光纤光栅的滤波，可以检测有相应波长的激光输出，通过频谱分析仪就可以看到激光拍频信号。当长周期光纤光栅所受温度发生变化时，中心波长会发生偏移，激光器的工作波长随之改变，由于色散补偿光纤的时延特性，所以光纤激光器的谐振腔腔长发生改变，从而导致拍频频率产生相应变化。通过激光拍频和谐振腔腔长之间的联系，建立起拍频频率和激光器工作波长之间的对应关系，进而实现对外界温度的测量。