[实用新型]基于环形腔衰荡光谱技术应变传感器

摘要

本实用新型提供了一种基于环形腔衰荡光谱技术应变传感器。应变传感器包括ASE光源、起偏器、电光调制器、波形发生器、环形衰荡腔、光电探测器和示波器；环形衰荡腔由第一耦合器、第一环形器、传感光纤光栅、EDFA放大器、第二耦合器、第二环形器、辅助光纤光栅和延时光纤构成；传感光纤光栅的光谱宽度约为辅助光纤光栅的光谱宽度的一半，且传感光纤光栅反射谱的中心波长位于辅助光纤光栅反射谱的边带上。ASE光源发出的连续光经光起偏器、光电调制器后变为脉冲光；脉冲光在环形衰荡腔内多次循环衰减，在每次的循环中，只有一小部分脉冲信号光通过第二耦合器的第一输出端输出，并被光电探测器检测，其余部分继续在环形腔中衰减。当传感光纤光栅产生应变时，传感光纤光栅和辅助光纤光栅的光谱的相对位置发生变化，导致环形衰荡腔的损耗产生变化，进而导致脉冲信号的衰荡时间发生变化，因此通过探测脉冲信号的衰荡时间可获得传感光纤光栅的应变。由于传感光纤光栅和辅助光纤光栅的温度响应相同，导致温度变化不会改变环形衰荡腔的损耗以及光脉冲信号的衰荡时间，因此该传感器可实现温度自动补偿。由于采用了光纤环形器衰荡光谱技术，本实用新型的上述传感器还具有测量精度高和不受光源输出波动影响的优点。

主权项

基于环形腔衰荡光谱技术应变传感器，其特征在于，所述基于环形腔衰荡光谱技术应变传感器包括ASE光源（1）、起偏器（2）、电光调制器（3）、波形发生器（4）、环形衰荡腔（5）、光电探测器（6）和示波器（7）；其中，所述环形衰荡腔（5）由第一耦合器（501）、第一环形器（502）、传感光纤光栅（503）、EDFA放大器（504）、第二耦合器（505）、第二环形器（506）、辅助光纤光栅（507）和延时光纤（508）构成；所述第一耦合器（501）的输出端（501C）与所述第一环形器（502）的输入端（502A）连接，所述第一环形器（502）的输入输出端（502B）与传感光纤光栅（503）连接，所述第一环形器（502）的输出端（502C）与所述EDFA放大器（504）的输入端连接，所述EDFA放大器（504）的输出端与所述第二耦合器（505）的输入端（505C）连接，所述第二耦合器（505）的第一输出端（505A）与所述光电探测器（6）连接，所述第二耦合器（505）的第二输出端（505B）与所述第二环形器（506）的输入端（506A）连接，所述第二环形器（506）的输入输出端（506B）与辅助光纤光栅（507）连接，所述第二环形器（506）的输出端（506C）与所述延时光纤（508）的输入端连接，所述延时光纤（508）的输出端与所述第一耦合器（501）的第二输入端（501B）连接；所述传感光纤光栅（503）和所述辅助光纤光栅（507）的反射谱均近似为高斯型，所述传感光纤光栅（503）的3dB谱宽小于所述辅助光纤光栅（507）的3dB谱宽的一半，且所述传感光纤光栅（503）的中心波长位于所述辅助光纤光栅（507）的反射谱的边带上；所述传感光纤光栅（503）对被测应变和环境温度同时敏感，所述辅助光纤光栅（507）对环境温度敏感而对被测应变不敏感，且所述传感光纤光栅（503）和所述辅助光纤光栅（507）对环境温度的响应相同；所述的ASE光源为宽谱光源，且在工作波段内输出光谱的光强相同；所述的ASE光源（1）发出的连续光经过经所述起偏器（2）和所述光电调制器（3）后变为脉冲光，所述脉冲光由所述第一耦合器的第一输入端（501A）进入所述环形衰荡腔（5），并在环形衰荡腔（5）内循环衰减，在每次的循环中，只有一小部分脉冲信号光通过第二耦合器（505）的第一输出端（505A）输出，并被光电探测器检测，其余部分继续在环形腔中衰减。