[发明专利]用于两个纤维布拉格光栅测量点的询问器

说明书

本发明涉及一种用于纤维布拉格光栅测量点的测量组件和尤其用于两个纤维布拉格光栅（FBG）的测量组件，其中，所述第一测量点以拉力进行加载并且所述第二测量点以压力进行加载或相反。所述电路组件具有宽带光源（1）、第一分束器（2）、第二分束器（3）、第三分束器（4）、第四分束器（5）、第五分束器（6）、光电二极管（7、8、9）和光学的延迟单元（10）。

技术领域

本发明涉及一种用于纤维布拉格光栅（Faser-Bragg-Gitter）测量点的测量组件和尤其用于两个纤维布拉格光栅（FBG）的测量组件，其中，第一测量点以拉力进行加载并且第二测量点以压力进行加载或相反。此外，测量组件应该是能够成本适宜地制造的并且应该是长时间稳定的。

背景技术

纤维布拉格光栅传感器是鲁棒的纤维光学的测量感应器，所述测量感应器尤其被用于应变的高分辨率的探测。这样的纤维布拉格光栅传感器的测量原理基于，在光波导体（Lichtwellenleiters，有时也可译为光波导）的透射方向上引入所谓的纤维布拉格光栅（FBG）用于周期性地改变折射指数。所述纤维布拉格光栅如频率选择性过滤器那样起作用，其中，所述纤维布拉格光栅的光栅常数如下地进行选择，使得在宽带地射入的光的情况下，非常窄带的最大强度被反射为峰值。在此，对于最大强度的位置（重心布拉格波长）起决定性作用的是在具有不同折射指数的区域的周期性的顺序（Abfolge）之内的空间上的距离。这对于测量点与这样的纤维布拉格光栅传感器的使用优选地被用于探测应变。如果光导体在折射指数的周期性的改变的区域中发生应变，那么最大强度的位置移位。所述波长移位是对于应变的量度。

从现有技术中已知不同的装置和方法，以测量被反射的最大强度的波长或波长改变并且由此测定应变值。

通过所谓的边缘过滤测量方法，被反射的光被引导经过光学的过滤器，所述过滤器的透光性随着波长改变。如果反射峰值改变其波长，那么这使在边缘过滤器后面的光强度改变，这能够借助于光电二极管来测量。所述方法是简单的，但是具有如下缺点，即所述方法仅仅评估唯一的纤维布拉格光栅而不能够呈现光谱以及在散射光作用下显示大的误差。

在所谓的CCD电荷耦合装置测量方法（Charge-coupled-device-Messverfahren）的情况下，被反射的最大强度在光谱上扩张（aufgeweitet）并且然后投射到CCD行上。CCD行被读出并且反射峰值的波长通过配属于CCD的像素来测定。所述方法能够测量在纤维或波导体上的许多纤维布拉格光栅并且然而还能够呈现仅仅一根纤维的光谱。另外的限制在于，所述方法为了能够承受的成本仅仅能够通过硅CCD来运行。这意味着被限制到800 nm周围的波长范围上。因此，来自电信领域的成本适宜的构件同样不能够被用于所述应用，因为所述构件优选地在1550 nm周围的波长范围中工作。

此外，为了探测在纤维布拉格光栅处的相应的波长或波长改变，已知通过能够调谐的激光的测量方法。在所述测量方法中，没有使用宽带的激光二极管以产生光，而是使用激光，所述激光以0.005 nm的非常小的带宽发出其全部的放射能量。激光的波长在从例如1500 nm至1600 nm并且又从1600 nm回到1500 nm的测量范围上以三角函数的形式线性地改变。在纤维布拉格光栅的相应的峰值波长的情况下，存在有强烈的反射。激光或波导体的全部被反射的光谱能够通过光电二极管来测定，所述光电二极管在调谐激光期间对相应当前的反射回的放射能量进行测量。由于激光的能够使用的高的光谱能量（所述能量集中在非常小的带宽上），能够实现非常大的测量干扰信号间隔，所述测量干扰信号间隔允许激光的能量被划分到很多波导体或纤维上，从而整体上能够联接的测量点的数量由此能够变得非常大。在此，所述方法的测量精确度也非常高。所述测量方法在很多测量点与纤维布拉格光栅的使用时具有如下缺点，即必须依次扫描相对宽的波长范围，这尤其在动态的测量的情况下在时间上能够改变的应变走向的情况下能够导致在扫描时间间隔期间的波长改变。由此得出取决于时间的偏差，由于所述偏差，在测量结果的起比较作用的评估的情况下能够出现误差。