[发明专利]一种线性腔内光纤布拉格光栅阵列传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感系统，尤其涉及一种线性腔内光纤布拉格光栅阵列传感系统。

背景技术

光纤光栅传感器不受电磁干扰，传输信号安全，可实现非接触测量，可做成光纤传光型及传感型的各式各样的传感器，它具有高灵敏度、高精度、高速度、高密度，适应各种恶劣环境下使用以及非接触、非破坏和使用简便等特点。

在传统FBG传感系统研究当中，通常采用宽谱光源或波长可调光纤激光器为整个系统提供光信号，然而宽谱光源存在较多缺陷，比如输出功率较低。由于输出的功率较低导致FBG在进行远距离传感时信噪比较低，可探测功率不高，从而造成高功耗；在用波长可调激光器对FBG进行扫描时，又因FBG反射谱带宽较宽，顶部较平坦，而不易于精准确定FBG中心波长所处的位置。目前，基于以上所述的缺陷，人们逐渐将目光转向光纤激光器。但是，现有的这类传感系统研究全部集中于单个光栅的传感，无法实现对腔内多个FBG的阵列传感。且这些方案结构及原理复杂，不能够体现FBG准分布式的特点，不利于分布式传感的设计。单个光栅传感没有将温度补偿的因素考虑在内，传感精度受到严重影响。

对于两个或两个以上FBG的基于光纤激光器的传感系统的研究，未获得较高的信噪比，每个波长输出信噪比仅为25dB，传感系统稳定性较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种线性腔内光纤布拉格光栅阵列传感系统，克服现有技术传感系统稳定性差的技术问题。

本发明的技术方案是：构建一种腔内光纤布拉格光栅阵列传感系统，包括：由多个光纤布拉格光栅串联连接构成的光纤布拉格光栅阵列、波分复用器、泵浦源、掺饵光纤、偏振控制器、耦合器、单模光纤、1/4波片、波长解调装置，所述泵浦源连接所述波分复用器的端口a，所述光纤布拉格光栅阵列连接所述波分复用器的端口b，所述波分复用器的端口c与所述掺饵光纤的一端相连，所述掺饵光纤另一端连连接所述偏振控制器的一端，所述偏振控制器的另一端连接所述耦合器的端口c，所述耦合器的端口a和端口b连接所述单模光纤和所述1/4波片以构成非线性环形环境，所述耦合器的端口d接到所述波长解调装置上，所述光纤布拉格光栅阵列的光纤布拉格光栅受到应力或温度的作用时，所述波长解调装置解调出所述光纤布拉格光栅阵列反射中心波长的变化。

本发明的进一步技术方案是：所述光纤布拉格光栅阵列包括多对光纤布拉格光栅，每对光纤布拉格光栅的其中一个用于应力传感。

本发明的进一步技术方案是：所述光纤布拉格光栅阵列包括多对光纤布拉格光栅，每对光纤布拉格光栅的其中一个用于对传感光栅进行温度补偿。

本发明的进一步技术方案是：所述光纤布拉格光栅阵列中增加串联的光纤布拉格光栅。

本发明的进一步技术方案是：所述耦合器为能量对称的耦合器。

本发明的技术效果是：提供一种线性腔内光纤布拉格光栅阵列传感系统，在激光谐振腔内引入多个FBG，把激光器本身作为传感系统应用，获得了较传统方案更高的信噪比，温度传感精度和应力传感精度都较好，除此之外，系统结构简单可行，此传感方案可同时对多个光栅进行传感测量，可实现远距离传感，有利于光纤光栅的复用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明四波长激光器输出光谱。

图3为本发明激光器输出谱线随温度测量变化。

图4为本发明激光输出随温度线性变化曲线。

图5为本发明激光器输出谱线随测量应力变化。

图6为本发明激光输出波长随应力变化曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。