[发明专利]光纤光栅温度传感器响应时间测试装置

说明书

本发明公开一种光纤光栅温度传感器响应时间测试装置，主要由以信号线顺序连接的宽带光源、环形器模块、光电探测器和数据采集卡、计算机构成，所述环形器模块封装于外壳内，所述环形器模块内串联有第一环形器和第二环形器，所述第一环形器与第二环形器端口线连接，所述第一环形器的侧端连接有待测光纤光栅，所述第二环形器的侧端连接有参考光纤光栅，所述参考光纤光栅上设置有波长调节机构，用于匹配所述待测光纤光栅中心波长。本发明提高响应时间的测试精度，降低了响应时间测试的复杂度和成本。

技术领域

本发明属于光纤传感检测领域，具体涉及一种光纤光栅温度传感器响应时间测试装置。

背景技术

光纤光栅温度传感器具有重量轻，体积小，抗电磁干扰，响应时间短等优点，已经被广泛应用于电力、油田、土木工程等领域。这些领域中的温度变化速度较慢，属于静态或准静态温度测量，对光纤光栅温度传感器的响应时间要求并不高。但在海洋、航空航天等应用领域，要求光纤光栅温度传感器响应速度快，通常用时间常数t来衡量响应速度。因此，在温度动态变化的应用场合，响应时间光纤光栅温度传感器的。

2014年，柳翔等(柳翔，励强华，张岩宇，周世伟.FBG温度传感器响应时间滞后性的研究.光学技术，第40卷，第2期，156-159,2014.)指出光纤光栅温度传感器的响应速度受材料、热交换系数和外包材料的影响，但并没有精确测量光纤光栅温度传感器的的响应时间。2015年，张登攀等(张登攀，王瑨，王永杰.光纤光栅海洋温度传感器的快速响应特性.光电工程，第42卷，第3期，2015.)对金属管封装的光纤光栅温度传感器的响应时间进行测试，采用解调仪实时监测波长变化，该测试装置没有考虑到解调仪的响应时间对测试结果的影响。2016年，YH Pan等提出了一种光纤光栅温度传感器响应时间测试装置，由于装置采用匹配光栅原理，因此要求参考光纤光栅与被测试的光纤光栅的中心波长严格相等。若被测光纤光栅的中心波长改变，须将参考光纤光栅更换为与被测光纤光栅同波长。这就增加了系统成本和测试过程的复杂度，且不适用于响应时间的批量测试过程。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提供一种光纤光栅温度传感器响应时间测试装置，以实现对光纤光栅温度传感器响应时间的准确测量。

为实现该发明目的，本发明的技术方案是：一种光纤光栅温度传感器响应时间测试装置，主要由以信号线顺序连接的宽带光源、环形器模块、光电探测器和数据采集卡、计算机构成，所述环形器模块封装于外壳内，所述环形器模块内串联有第一环形器和第二环形器，所述第一环形器与第二环形器的端口以线连接，所述第一环形器的侧端连接有待测光纤光栅，所述第二环形器的侧端连接有参考光纤光栅；

所述光电探测器是将输入的光信号转化为模拟电压信号；

所述数据采集卡采集由光电探测器得到的模拟电压信号，并输出给计算机；

所述计算机将由数据采集卡采集到的信号进行存储、显示和分析；

所述参考光纤光栅上设置有波长调节机构，所述参考光纤光栅具有可调的中心波长1525-1565nm，以匹配所述待测光纤光栅中心波长；所述波长调节机构主要由设置于所述参考光纤光栅两端的光纤夹持器和设置于所述光纤夹持器下部且用于固定所述参考光纤光栅的位移台构成，所述位移台由底板和位于底板上的左右两边的光纤专用位移台构成。

所述位于底板上的左右两边的光纤专用位移台相距100-300mm,分辨率为1μm。

所述第一环形器的Ⅲ端口与所述第二环形器的Ⅰ端口相连。

所述第一环形器的Ⅰ端口、Ⅱ端口分别经法兰盘引出至所述外壳，所述第一环形器的Ⅰ端口、Ⅱ端口分别接宽带光源、待测光纤光栅。

所述第二环形器的Ⅱ端口、Ⅲ端口分别通过法兰盘引出至所述外壳，所述第二环形器的Ⅱ端口、Ⅲ端口分别接参考光纤光栅、光电探测器。