[发明专利]一种光纤位移传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，可用于通信领域，医疗器械中，特别涉及到一种光纤位移传感系统。

背景技术

传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，包括抗电磁和原子辐射干扰的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在如高温区，如核辐射区，起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

目前光纤位移传感器主要有光纤光栅，光纤法珀和光纤M-Z干涉仪等类型的传感器。现有技术中的光纤位移传感系统存在的技术问题是传感器的环境适应性差，光信号的抖动，环境温度等因素的变化对传感器的性能影响很大。因此，提供一种不受环境因素影响、稳定性高的光纤位移传感系统就很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在环境适应性查、稳定性低的技术问题。提供一种光纤位移传感系统，该光纤位移系统具测量速度快，测量范围大，并且不受环境因素的影响等特点。

为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：

一种光纤位移传感系统，所述光纤位移传感系统包括信号源101、待测物体，与信号源101连接的二等分功分器；所述二等分功分器103第一输出端连接直调激光器102；所述直调激光器102连接光纤位移传感探头106；所述光纤位移传感探头106与高速光电探测器104连接；所述IQ混频器105射频输入端与所述高速光电探测器104，本振输入端与二等分功分器第二输出端连接，输出端依次连接后处理模块；所述信号源101用于输出微波信号，微波信号经二等分功分器103分配后通过直调激光器102调制为光载波信号；所述高速光电探测器104用于转换所述光纤位移传感探头106输出的光波信号为微波信号；所述IQ混频器105用于将射频输入端信号分为正交的I路信号及Q路喜欢好，I路信号及Q路信号均与本振端输入信号混频；所述后处理模块用于解调混频器输出信号为待测物体位移量。

上述技术方案中，为优化，进一步地，所光纤位移传感探头106包括套筒301，均固设于套筒301上的光缆302及扩束准直透镜303；所述光缆302包括光发射单模光纤203以及贴设于光发射单模光纤203四周的N芯多模接收光纤204；其中N为正整数。

进一步地，所述后处理模块包括信号放大器109，与信号放大器109依次连接的数据采集电路201及信号处理及显示模块202。

进一步地，所述后处理模块还包括滤波器108，所述滤波器108连接于混频器输出端及信号放大器109；所述滤波器108通带频率范围包括混频器输出端工作频率，所述滤波器108用于消除干扰信号。

进一步地，所述滤波器108为低通滤波器，所述低通滤波器的截止频率大于混频器输出端工作频率。

进一步地，所述数据采集电路201包括多路开关模块，与多路开关模块连接的AD采样模块。

进一步地，所述信号处理及显示模块202包括并联连接的2个微处理单元。

进一步地，所述信号处理及显示模块包括显示模块202为LCD显示屏。

进一步地，所述信号处理及显示模块202还包括并联的限流保护模块及过压保护模块。

信号源101输出的高频微波信号经过功分器103后分为两路微波信号，一路微波信号进入直调激光器102中，该激光器将微波信号加载到光域上而得到一光载微波信号，该光载微波信号通过光发射单模光纤203传输到位移传感探头106中，该光经过扩束准直透镜303扩束准直后入射到待测量位移量的物体107上，待测物107表面的反射光再次通过准直透镜303并通过多模接收光纤204接收，多模接收光纤的输出光载射频信号经高速光电探测器104后变为微波信号，该微波信号进入IQ混频器105的射频输入端，功分器103的另一路微波信号进入IQ混频器105的本振输入端，IQ混频器I分量和Q分量的直流信号经过一低通滤波器108后依次通过信号放大电路109和数据采集电路和信号处理模块后，系统解调的待测物体的位移量通过显示模块显示。