專利名稱：光纖光柵傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體講是涉及光纖光柵傳感系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自1978年，加拿大的Hill等人首次在摻鍺石英光纖中發(fā)現(xiàn)光敏現(xiàn)象并采用駐波法制造出世界上第一根光纖光柵和1989年美國的Melt等人實(shí)現(xiàn)了光纖Bragg光柵(FBG)的UV激光側(cè)面寫入技術(shù)以來，光纖光柵的制造技術(shù)不斷完善，人們對光纖光柵在光傳感方面的研究變得更為廣泛和深入。光纖光柵傳感器具有一般傳感器抗電磁干擾、靈敏度高、尺寸小、重量輕、成本低，適于在高溫、腐蝕性等環(huán)境中使用的優(yōu)點(diǎn)外，還具有本征自相干能力強(qiáng)和在一根光纖上利用復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)用、多參量分布式區(qū)分測量的獨(dú)特優(yōu)勢。故光纖光柵傳感器已成為當(dāng)前傳感器的研究熱點(diǎn)。由光源、光纖光柵傳感器和信號解調(diào)系統(tǒng)為主構(gòu)成的光纖光柵系統(tǒng)如何能夠在降低成本、提高測量精度、滿足實(shí)時(shí)測量等方面的前提下，使各部分達(dá)到最優(yōu)匹配，滿足光纖光柵傳感系統(tǒng)在現(xiàn)代化各個(gè)領(lǐng)域?qū)嵱没男枰彩茄芯咳藛T重點(diǎn)考慮的問題。
光纖光柵傳感系統(tǒng)主要由寬帶光源、光纖光柵傳感器、信號解調(diào)等組成。寬帶光源為系統(tǒng)提供光能量，光纖光柵傳感器利用光源的光波感應(yīng)外界被測量的信息，外界被測量的信息通過信號解調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地反映出來。
光纖光柵傳感系統(tǒng)是一種利用波長調(diào)制光纖傳感器的測試系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用在軍事和建筑、水利、公路、橋梁、隧道、邊坡等民用領(lǐng)，特別是在土木工程中結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測更是推動(dòng)光纖光柵傳感技術(shù)的應(yīng)用。
目前光纖光柵傳感器的文獻(xiàn)主要集中在光纖光柵的封裝方法和解調(diào)方法上。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多級，網(wǎng)絡(luò)式光纖光柵傳感系統(tǒng)。該光纖光柵傳感系統(tǒng)能夠同時(shí)測量環(huán)境溫度和監(jiān)測物體的應(yīng)變情況，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測、測試范圍大的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，包括依次相連的上層計(jì)算機(jī)、第一控制卡、上層光電探測器、可調(diào)濾波器、上層耦合器、光開關(guān)耦合器、級聯(lián)光開關(guān)、光纖光柵傳感器，寬帶光源輸出到上層耦合器；依次相連的下層計(jì)算機(jī)、第二控制卡、下層光電探測器、可調(diào)激光器、下層耦合器、光開關(guān)耦合器、級聯(lián)光開關(guān)、光纖光柵傳感器。
所說的級聯(lián)光開關(guān)為兩級級聯(lián)，與光開關(guān)耦合的一級由1×N的光開關(guān)構(gòu)成，N為正整數(shù)。
所說的光纖光柵傳感器設(shè)置為S個(gè)光纖光柵傳感器組成一行，耦合到所說的級聯(lián)光開關(guān)的一路通道。
光源為可調(diào)激光器、SLD超輻射發(fā)光二極管，ASE放大自發(fā)輻射光源中的一種。
可調(diào)濾波器為中心波長可調(diào)濾波器或窗口可調(diào)濾波器。
本發(fā)明提供的光纖光柵傳感系統(tǒng)可以帶來如下效果本發(fā)明由于采用了上層、下層連接光纖光柵結(jié)構(gòu)，上層、下層計(jì)算機(jī)分別采集光纖光柵的數(shù)據(jù)，通過上層可以確定光纖光柵陳列波長的變化，下層確定光纖光柵陳列的中心波長位置，最終得到外界物理量變化的情況，因而本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)測量環(huán)境溫度和監(jiān)測物體的應(yīng)變情況，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測、測試范圍大的優(yōu)點(diǎn)。此外，由于本發(fā)明采用光纖光柵光路系統(tǒng)，因而，本發(fā)明具有靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣性好的特點(diǎn)。


附圖新型光纖光柵傳感系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
圖中1為上層計(jì)算機(jī)，2為第一控制卡，3為上層光電探測器，4為窄帶放大器，5為可調(diào)濾波器，6為寬帶光源，7為上層耦合器，8為下層計(jì)算機(jī)，9為第二控制卡，10為下層光電探測器，11為可調(diào)激光器，12為下層耦合器，13為光開關(guān)耦合器，14為上層光開光，15為下層光開關(guān)，16為光纖光柵傳感器，17是光纖光柵光開關(guān)。本發(fā)明由上層傳感系統(tǒng)和下層傳感系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。上層傳感系統(tǒng)由上層計(jì)算機(jī)1、第一控制卡2、上層光電探測器3、窄帶放大器4、可調(diào)濾波器5和上層耦合器組成，下層傳感系統(tǒng)由下層計(jì)算機(jī)8、第二控制卡9、下層光電探測器10、可調(diào)激光器11和下層耦合器12組成。
寬帶光源6發(fā)出的光輸出到上層耦合器，依次經(jīng)過光開關(guān)耦合器、級聯(lián)光開關(guān)、光纖光柵傳感器，再分別返回可調(diào)濾波器5、可調(diào)激光器11，上層計(jì)算機(jī)1通過窄帶放大器4，控制根據(jù)實(shí)際檢測物體的范圍和精度要求，確定需要多大譜寬的光束，確定可調(diào)濾波器的寬度和中心波長范圍，因而光纖光柵傳感器感受外界變化產(chǎn)生的測量信號通過可調(diào)濾波器，經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，由采集卡采集進(jìn)計(jì)算機(jī)。
與前述過程相類似，激光器10掃描的作用下確定光纖光柵陳列的一段時(shí)間內(nèi)中心波長位置。
本發(fā)明所用的光源6可以是可調(diào)激光器、SLD超輻射發(fā)光二極管，ASE放大自發(fā)輻射光源等。所用可調(diào)濾波器包括中心波長可調(diào)濾波器和窗口可調(diào)濾波器。光電探測器包括PIN探測器和APD探測器。在控制卡與計(jì)算計(jì)之間靠USB、串口和GPIB接口相連。第二控制卡9的型號為GPIB-Usb-HS，第一控制卡2的型號是PCI-6251。
由于光開光14和光開光17是一個(gè)1×N的光開光，所以整個(gè)光纖光柵陣列的數(shù)量可達(dá)2×S×N2個(gè)，本實(shí)施例所用光開關(guān)是1×8的光開關(guān)，光纖光柵的數(shù)量為8個(gè)，光纖光柵陣列的數(shù)量為1024個(gè)，通過簡單地增加光開關(guān)、光纖光柵的數(shù)目，就可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展光纖光柵監(jiān)測的范圍。
在本實(shí)施例中，通過上層傳感系統(tǒng)可以確定光纖光柵陳列波長的變化，下層傳感系統(tǒng)確定光纖光柵陳列的中心波長位置。最終得到外界物理量變化的情況。由于上曾光開光14和光纖光柵光開光17是一個(gè)1×N的光開光，所以整個(gè)光纖光柵政列的數(shù)量可達(dá)S×N2個(gè)，極大地?cái)U(kuò)展光纖光柵監(jiān)測的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵傳感系統(tǒng)，其特征是，包括依次相連的上層計(jì)算機(jī)、第一控制卡、上層光電探測器、可調(diào)濾波器、上層耦合器、光開關(guān)耦合器、級聯(lián)光開關(guān)、光纖光柵傳感器，寬帶光源輸出到上層耦合器；依次相連的下層計(jì)算機(jī)、第二控制卡、下層光電探測器、可調(diào)激光器、下層耦合器、光開關(guān)耦合器、級聯(lián)光開關(guān)、光纖光柵傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感系統(tǒng)，其特征是，所說的級聯(lián)光開關(guān)為兩級級聯(lián)，與光開關(guān)耦合的一級由1×N的光開關(guān)構(gòu)成，N為正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感系統(tǒng)，其特征是，所說的光纖光柵傳感器設(shè)置為S個(gè)光纖光柵傳感器組成一行，耦合到所說的級聯(lián)光開關(guān)的一路通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感系統(tǒng)，其特征是，光源為可調(diào)激光器、SLD超輻射發(fā)光二極管，ASE放大自發(fā)輻射光源中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感系統(tǒng)，其特征是，可調(diào)濾波器為中心波長可調(diào)濾波器或窗口可調(diào)濾波器。
全文摘要
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體講是涉及光纖光柵傳感系統(tǒng)。為提供一種多級，網(wǎng)絡(luò)式光纖光柵傳感系統(tǒng)，該光纖光柵傳感系統(tǒng)能夠同時(shí)測量環(huán)境溫度和監(jiān)測物體的應(yīng)變情況，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測、測試范圍大的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，包括依次相連的上層計(jì)算機(jī)、第一控制卡、上層光電探測器、可調(diào)濾波器、上層耦合器、光開關(guān)耦合器、級聯(lián)光開關(guān)、光纖光柵傳感器，寬帶光源輸出到上層耦合器；依次相連的下層計(jì)算機(jī)、第二控制卡、下層光電探測器、可調(diào)激光器、下層耦合器、光開關(guān)耦合器、級聯(lián)光開關(guān)、光纖光柵傳感器。本發(fā)明主要應(yīng)用于采用光學(xué)傳感器進(jìn)行大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)測量的場合。
文檔編號G02B6/34GK1975342SQ20061013012
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者井文才, 賈大功, 張紅霞, 張以謨, 劉琨 申請人:天津大學(xué)