專利名稱：一種基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)，適用于光纖傳感技術(shù)、民用工程、軌道交通 等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖具有感測和傳輸雙重功能，具有柔韌易彎曲、質(zhì)量輕、抗電磁干擾、耐高溫、耐 腐蝕、傳輸頻帶寬以及可埋入性等優(yōu)點(diǎn)。光纖光柵傳感器除了具有光纖傳感器的許多優(yōu)點(diǎn) 外，還有一些明顯優(yōu)于其他光纖傳感器的地方。它是作為一種光譜分離與光波長選擇的器 件，信號不受彎曲損耗、連接損耗、光源起伏和探測器老化等因素的影響；避免了干涉型光 纖傳感器相位測量模糊不清等問題。在一根光纖上串接多個(gè)光纖光柵，把光纖嵌入(或粘 于)被測結(jié)構(gòu)，可同時(shí)得到幾個(gè)測量目標(biāo)的信息，并可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式測量。目前，光纖光柵傳感器已應(yīng)用在橋梁、大壩、大型建筑、石化、電力、鋼鐵、核工業(yè)、 飛機(jī)船舶制造、醫(yī)療等多種場合。而光纖光柵傳感器不僅可以象傳統(tǒng)傳感器一樣貼在結(jié)構(gòu) 物表面用于測量，也可以嵌入結(jié)構(gòu)物內(nèi)部測量物理量。這樣就極大的方便了光纖光柵傳感 器在實(shí)際工程中的應(yīng)用。目前限制光纖光柵傳感器大量實(shí)際應(yīng)用的最主要障礙是傳感信號的解調(diào)。正在研 究的光纖光柵解調(diào)方法很多，但能夠?qū)嶋H應(yīng)用的解調(diào)產(chǎn)品并不多，而且價(jià)格較高。一般的分 布式光纖光柵監(jiān)測系統(tǒng)，所采用的傳感光纖光柵陣列和匹配光纖光柵陣列的數(shù)量相同，且 波長完全匹配，所需要的光纖光柵數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，解調(diào)系統(tǒng)昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種方便實(shí)用、廉價(jià)的基于光纖光柵的監(jiān)測系 統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案—種基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)，其寬帶光源的輸出接四端口環(huán)形器的第一端口， 環(huán)形器的第二端口串接第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵，環(huán)形器的第三端口接寬帶光纖 光柵的一端，寬帶光纖光柵的另一端接第一光電探測器，環(huán)形器的第四端口接第二光電探 測器。第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中η > 2。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提出的基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí) 現(xiàn)，并能實(shí)現(xiàn)長距離的監(jiān)測；只需要光電探測器就可以判斷出哪個(gè)窄帶布拉格光纖光柵附 近發(fā)生了危險(xiǎn)情況，不需要高昂的解調(diào)設(shè)備，價(jià)格便宜，性價(jià)比高；使用中心波長一致的窄 帶布拉格光纖光柵，制作簡單；采用兩個(gè)光電探測器，消除了光源波動(dòng)的影響，能準(zhǔn)確判斷 出發(fā)生危險(xiǎn)情況的位置。


圖1 一種基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式一種基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1。其寬帶光源1的輸出接四端口環(huán)形器2的 第一端口 21，環(huán)形器的第二端口 22串接第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵31、32...、3n， 環(huán)形器的第三端口 23接寬帶光纖光柵30的一端，寬帶光纖光柵30的另一端接第一光電探 測器41，環(huán)形器的第四端口 24接第二光電探測器42。第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中η > 2。第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的波長采用現(xiàn)有的使用范圍1500nm 1600nm， 本發(fā)明是取此范圍內(nèi)的任意波長，并且波長相同。第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的反射率采用現(xiàn)有的使用范圍0% 100%，本 發(fā)明是取此范圍內(nèi)的任意反射率，并且反射率均不相同。根據(jù)測試范圍和測試精度來確定窄帶布拉格光纖光柵的數(shù)量。使用基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，將第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵鋪設(shè)在所 需監(jiān)測的監(jiān)測地點(diǎn)。測試第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵透過寬帶光纖光柵30的光功 率。設(shè)第一至第η個(gè)的反射率分別為RpRfR1^對反射率為R1的第一窄帶布拉格光纖光柵31處進(jìn)行初始測試時(shí)，第一光電探測 器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功率為戶“；對反射率為R2的第二窄帶布拉格光纖光 柵32處進(jìn)行初始測試時(shí)，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功率為； …；對反射率為Rn的第η窄帶布拉格光纖光柵處進(jìn)行初始測試時(shí)，第一光電探測器41探測 到透過寬帶光纖光柵30的光功率為尸Λ '。寬帶光源1的初始光功率為Ρ『一旦發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)(1)當(dāng)寬帶光源1無波動(dòng)，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功 率為P1，第二光電探測器42探測到的光功率為0。比較光功率P1與/V、iV…尸《 '的值，便 可知道是哪個(gè)窄帶布拉格光纖光柵處發(fā)生危險(xiǎn)情況。(2)當(dāng)寬帶光源1有波動(dòng)時(shí)，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光 功率為P/，第二光電探測器42探測到的光功率為P2'。通過第一和第二光電探測器的校 準(zhǔn)，消除寬帶光源1波動(dòng)的影響，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功率 應(yīng)為P/ /(I-P2' /P。)，比較P/ /(I-P2' /P。)與iV、iV ···& '的值，便可知道是哪個(gè)窄 帶布拉格光纖光柵處發(fā)生危險(xiǎn)情況。本發(fā)明所使用的器件均為市售器件。
權(quán)利要求
一種基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于寬帶光源(1)的輸出接四端口環(huán)形器(2)的第一端口(21)，環(huán)形器的第二端口(22)串接第一至第n個(gè)窄帶布拉格光纖光柵(31、32...、3n)，環(huán)形器的第三端口(23)接寬帶光纖光柵(30)的一端，寬帶光纖光柵(30)的另一端接第一光電探測器(41)，環(huán)形器的第四端口(24)接第二光電探測器(42)；第1至第n個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中n≥2。
全文摘要
一種基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)，涉及基于光纖光柵的監(jiān)測系統(tǒng)，適用于光纖傳感技術(shù)、民用工程、軌道交通等領(lǐng)域。該監(jiān)測系統(tǒng)的寬帶光源(1)接四端口環(huán)形器的第一端(21)，環(huán)形器的第二端(22)串接第一至第n個(gè)窄帶布拉格光纖光柵(31、32、...、3n)，環(huán)形器的第三端(23)接寬帶光纖光柵(30)的的一端，寬帶光纖光柵(30)的另一端接第一光電探測器(41)，環(huán)形器的第四端接第二光電探測器(42)。第1至第n個(gè)窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中n≥2。該系統(tǒng)制作容易，結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高。
文檔編號G08C23/06GK101908268SQ201010237638
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者周倩, 寧提綱, 李晶, 溫曉東, 胡旭東, 裴麗 申請人:北京交通大學(xué)