CN207557107U - 一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统 - Google Patents
一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统，沿激光传播方向依次设有通过光纤相连的激光源、第一隔离器、第一光纤耦合器、掺饵光纤放大器、第二隔离器、对准气室、第二光纤耦合器和光电探测器，激光源通过线路依次与半导体激光调制器和信号源相连，光电探测器通过线路与示波器相连。本实用新型通过逐渐增加对准气室内的湿度，腔内损耗随之增大，脉冲信号的衰减时间发生改变，进而得到相对湿度的准确值，避免了其它外界因素的交叉传感，实现了对湿度的高精度和全范围测量。
Description
技术领域
本实用新型属于湿度测量装置技术领域，具体涉及一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统。
背景技术
近年来，关于光纤湿度传感器有光纤渐逝波湿度传感、光纤光栅湿度传感、光纤F-P腔湿度传感等。光纤渐逝波湿度传感器结构紧凑，体积较小，适于现场测量，但是空气湿度较大时测量精度较差，且随着湿度上升，需要其它测量方法辅助，因而测量范围还需要进一步研究。光纤光栅湿度传感器灵敏度较高，但是温度、湿度、弯曲、应变、折射率等交叉传感影响很大，解调困难，导致测量精度大大降低。光纤F-P腔湿度传感器可进行波长解调，但体积庞大、造价较高。基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统采用掺铒光纤放大器（EDFA）来补偿损耗并增加系统的衰减时间，解决了光脉冲曲线上升、脉冲峰值数量少等问题。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是提供了一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统，该测量系统有效解决了目前国内外相关湿度测量装置存在的精度低、其它因素交叉传感、体积大及造价昂贵等问题。
本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统，其特征在于：沿激光传播方向依次设有通过光纤相连的激光源、第一隔离器、第一光纤耦合器、掺饵光纤放大器、第二隔离器、对准气室、第二光纤耦合器和光电探测器，其中第一光纤耦合器、掺饵光纤放大器、第二隔离器、对准气室与第二光纤耦合器依次通过光纤相连构成光纤环腔，掺饵光纤放大器与第一光纤耦合器之间通过3.6km单模光纤相连，掺饵光纤放大器与第二隔离器之间通过掺饵光纤相连，掺饵光纤放大器由掺饵光纤、泵浦光源和三端口的WDM耦合器组成，WDM耦合器的三个端口分别与掺饵光纤、泵浦光源和3.6km单模光纤相连，激光源通过线路依次与半导体激光调制器和信号源相连，光电探测器通过线路与示波器相连。
进一步优选，所述对准气室包括进光口、出光口、进气口和出气口，其中进光口和出光口分别通过光纤与第二隔离器和第二光纤耦合器相连。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、该测量系统采用掺饵光纤放大器（EDFA）来补偿光脉冲耦合到腔中时的耦合损耗并增加系统的衰减时间，提高了测量的精度；
2、该测量系统在恒温条件下进行，对弯曲、应变、折射率等其它因素交叉传感不敏感；
3、该测量系统具有良好的线性相应，且该测量系统解决了光脉冲曲线上升、脉冲峰值数量少等问题，具有灵敏度高、损耗小、可进行全范围湿度测量等特性；
4、该测量系统测量范围广、分析速度快、操作简单、成本低廉、方便实时监控，可用于测量空气的相对湿度，为工业监测、环境监测、医学诊断等领域提供方便。
附图说明
图1是本实用新型的模块连接图；
图2是本实用新型中掺饵光纤放大器的连接示意图。
图中：1-信号源，2-半导体激光调制器，3-激光源，4-第一隔离器，5-第一光纤耦合器，6-3.6km单模光纤，7-掺饵光纤放大器，8-第二隔离器，9-对准气室，10-第二光纤耦合器，11-光电探测器，12-示波器，13-光纤。
具体实施方式
结合附图详细描述本实用新型的具体内容。一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统，沿激光传播方向依次设有通过光纤13相连的激光源3、第一隔离器4、第一光纤耦合器5、掺饵光纤放大器7、第二隔离器8、对准气室9、第二光纤耦合器10和光电探测器11，其中第一光纤耦合器5、掺饵光纤放大器7、第二隔离器8、对准气室9与第二光纤耦合器10依次通过光纤相连构成光纤环腔，掺饵光纤放大器7与第一光纤耦合器5之间通过3.6km单模光纤6相连，掺饵光纤放大器7与第二隔离器8之间通过掺饵光纤相连，掺饵光纤放大器7由掺饵光纤、泵浦光源和三端口的WDM耦合器组成，WDM耦合器的三个端口分别与掺饵光纤、泵浦光源和3.6km单模光纤6相连，激光源3通过线路依次与半导体激光调制器2和信号源1相连，光电探测器11通过线路与示波器12相连，所述对准气室9包括进光口、出光口、进气口和出气口，其中进光口和出光口分别通过光纤与第二隔离器8和第二光纤耦合器10相连。
本实用新型的原理基于光纤环腔衰荡光谱技术，数字信号发生器产生的一系列脉冲波通过模拟调制输入端口输送到半导体激光控制器调制成脉冲激光，经第一光纤耦合器进入光纤环腔，通过光纤环腔内掺铒光纤放大器、第二隔离器、对准气室，从第二光纤耦合器的一端出来，接入光电探测器，光电探测器和示波器用于监测每次往返的衰减信号和记录分析数据，进而得到衰荡时间与相对湿度的关系。结果显示：相对湿度与衰荡时间具有较好的线性关系，且不同湿度对应的输出信号第一个峰值衰减吸收呈指数关系，符合1550nm激光对水汽的吸收规律。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。
Claims (2)
1.一种基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统，其特征在于：沿激光传播方向依次设有通过光纤相连的激光源、第一隔离器、第一光纤耦合器、掺饵光纤放大器、第二隔离器、对准气室、第二光纤耦合器和光电探测器，其中第一光纤耦合器、掺饵光纤放大器、第二隔离器、对准气室与第二光纤耦合器依次通过光纤相连构成光纤环腔，掺饵光纤放大器与第一光纤耦合器之间通过3.6km单模光纤相连，掺饵光纤放大器与第二隔离器之间通过掺饵光纤相连，掺饵光纤放大器由掺饵光纤、泵浦光源和三端口的WDM耦合器组成，WDM耦合器的三个端口分别与掺饵光纤、泵浦光源和3.6km单模光纤相连，激光源通过线路依次与半导体激光调制器和信号源相连，光电探测器通过线路与示波器相连。
2.根据权利要求1所述的基于腔内放大的腔衰荡光谱湿度测量系统，其特征在于：所述对准气室包括进光口、出光口、进气口和出气口，其中进光口和出光口分别通过光纤与第二隔离器和第二光纤耦合器相连。
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| CN108872148A (zh) * | 2018-07-30 | 2018-11-23 | 河南师范大学 | 基于光纤传感的高精度空气中颗粒物浓度检测方法 |
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