[发明专利]一种同时监测温度和应变的光纤传感器

说明书

一种可同时测量温度和应变的光纤传感器，属于光纤传感技术领域，由LD泵浦源、波分复用器、Fabry‑Perot腔、长周期光纤光栅、固定台、平移台、掺铒光纤、微光纤结、10:90光耦合器、随机光栅和光谱分析仪组成。本发明利用掺铒光纤提供光增益，通过泵浦源激光泵浦，Er³⁺吸收泵浦光，产生受激辐射，达到输出激光阈值以后，产生随机激光输出；微光纤结为温度传感，长周期光纤光栅级联Fabry‑Perot腔作为应变传感，通过检测输出光的波长和强度变化，可实现同时对温度和应变的测量，具有制作工艺简单、成本低廉、灵敏度高等特点，可以针对不同环镜进行传感测量。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，具体涉及一种基于Fabry-Perot结构和随机光栅，可同时监测应变和温度变化的光纤传感器。

背景技术

光纤传感技术是伴随光通信的迅速发展而形成的新技术。在光通信系统中，光纤是光波信号长距离传输的媒质。当光波在光纤中传输时，表征光波的相位、频率、振幅、偏振态等特征参量，会因温度、压力、磁场、电场等外界因素的作用而发生变化，故可以将光纤用作传感器元件，探测导致光波信号变化的各种物理量的大小。光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点。

光纤传感器由于其具有高灵敏度、轻量化、易制造、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点而受到人们的广泛关注。然而，大多数光纤传感器都是基于传统的宽带传感系统，具有宽的3dB带宽、低的光强度和低的光信噪比，另外大多数光纤传感器不能对多种参数进行测量。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可以同时监测温度和应变的光纤传感器，该传感器具有结构简单、灵敏度高、信号稳定等特点。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案为：一种可同时监测温度和应变的光纤传感器，包括LD泵浦源(1)、移动台(2)、Fabry-Perot腔(3)、长周期光纤光栅(4)、固定台(5)、波分复用器(6)、掺铒光纤(7)、微光纤结(8)、10:90光耦合器(9)、随机光栅(10)、光谱分析仪(11)；所述的LD泵浦源(1)与波分复用器(6)一端口(601)相连，移动台(2)与Fabry-Perot腔(3)相连，Fabry-Perot腔(3)的另一端与长周期光纤光栅(4)相连，长周期光纤光栅(4)的另一端与固定台(5)相连，固定台(5)的另一端与波分复用器(6)二端口(602)相连，波分复用器(6)三端口(603)与掺铒光纤(7)相连，掺铒光纤(7)的另一端与微光纤结(8)一端相连，微光纤结(8)的另一端与10:90光耦合器(9)二端口(902)相连，10:90光耦合器(9)三端口(903)与随机光栅(10)相连，10:90光耦合器(9)二端口(902)与光谱分析仪(11)相连，端面切8°斜角以抑制端面的菲涅尔反射。

本发明的有益效果：

1、与采用普通宽带光源的光纤传感器相比，采用随机激光作为光源，稳定性好，提高测量精度；

2、利用微光纤结以及长周期光纤光栅和Fabry-Perot腔的级联可以同时监测温度和应变这两个参数的变化情况；

附图说明

下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一种可同时监测应变和温度变化的光纤传感器的结构示意图。1为LD泵浦源；2为移动台；3为Fabry-Perot腔；4为长周期光纤光栅；5为固定台；6为波分复用器；7为掺铒光纤；8为微光纤结；9为10:90光耦合器；10为随机光栅；11为光谱分析仪；601为波分复用器一端口；602为波分复用器二端口；603为波分复用器三端口；901为10:90光耦合器一端口；902为10:90光耦合器二端口；903为10:90光耦合器三端口。

具体实施方式

以下结合本发明的结构和工作原理作详细说明：