[发明专利]利用光纤光栅的光纤干涉型在线微位移测量系统

摘要

本发明公开了一种微位移测量系统，特别是一种适用于在线测量的微位移测量系统。利用光纤光栅特性和波分复用技术构成光纤复合迈克尔逊干涉仪，该干涉仪包含二个反射镜独立但光路几乎重合的光纤迈克尔逊干涉仪。一个干涉仪用于测量，另一干涉仪经反馈控制以补偿由于环境干扰给测量带来的影响，从而使系统适用于在线测量。本发明只用一只谱宽为1.5nm中心波长为1550nm的半导体激光器发出的光同时作用于两个干涉仪中，这不仅使系统成本低，方便实现自动测量，而且反馈控制电路对压电陶瓷的放电不对测量产生影响，使测量能连续进行。

主权项

1、一种利用光纤光栅的干涉型在线微位移测量系统，其特征在于：它包含测量回路和反馈控制回路，它是由一个半导体激光器LD、3dB-耦合器、光纤回旋器、光纤光栅(FBG)、啁啾光纤光栅、探测器(PD)、自准直透镜或自聚焦透镜(GRIN)、测量反射镜和参考反射镜、压电陶瓷(PZT)、反馈控制电路、示波器、A/D转换卡、信号发生器、计算机等组成；利用一个谱宽为1.5nm的半导体激光器，利用光纤光栅特性和波分复用技术构成两个有各自独立反射镜、光路几乎重合但又不完全相同的光纤迈克尔逊干涉仪；两个参数相同的光纤光栅分别位于一个用于测量的光纤迈克尔逊干涉仪的两个干涉臂的末端，以这两个光纤光栅为反射镜又构成了另一个用于稳定的光纤迈克尔逊干涉仪；这两个干涉仪的光路几乎重合但又不完全相同；通过反馈控制电路驱动压电陶瓷调节干涉仪的参考臂的长度，使以光纤光栅为反射镜的光纤迈克尔逊干涉仪的两个干涉臂处于正交状态(两个臂的相位差为π/2)，这样，就补偿了环境振动和温度漂移给以光纤光栅为反射镜的迈克尔逊干涉仪带来的影响，达到了稳定该干涉仪的目的；又因为两个干涉仪的光路几乎重合，所以另一个用于测量的光纤迈克尔逊干涉仪也稳定了，从而使该系统能用于在线测量；通过压电陶瓷对测量迈克尔逊干涉仪的参考臂进行调制，使该干涉仪的两个臂的相位差由零线性的增加到2π，两个臂的初始相位差为零；当测量臂的光程由于被测位移的变化而引起Δd的变化时，两个臂的初始相位差变化为(λ为激光器的发光波长)，初始相位差的变化量与被测位移的变化量成正比，通过测量初始相位差的变化量实现对位移的测量。