CN106482863A - 基于有源相移光栅的温度传感器及温度传感系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于有源相移光栅的温度传感器及温度传感系统，属于光纤传感技术领域。该温度传感器包括泵浦激光器、波分复用器、光探测器和具有π相移的有源相移光纤光栅。泵浦激光器发出的泵浦光经波分复用器进入有源相移光纤光栅，有源相移光纤光栅吸收该泵浦光后输出的激光进入光探测器。光探测器用于测量有源相移光纤光栅的输出功率，以分析所述功率得到有源相移光纤光栅的工作温度。相比于利用波长解调的光纤光栅传感器，本发明提供的温度传感器通过光探测器测量到的有源相移光纤光栅的输出功率，分析得到有源相移光纤光栅的工作温度实现温度传感，成本较低，易集成，便于携带，有效避免了由于应变‑温度串扰造成测温准确性降低的问题。

Description

基于有源相移光栅的温度传感器及温度传感系统

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体而言，涉及一种基于有源相移光栅的温度传感器及温度传感系统。

背景技术

光纤布拉格光栅(Fibre Bragg Grating，FBG)是利用光纤中的光敏性制成的，纤芯的折射率成呈周期性调制，从而形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。当它受到外界环境温度、压力等物理量影响时，其光栅周期或者有效折射率会发生变化，从而引起相应的布拉格中心反射波长产生漂移。因此基于FBG的传感器被广泛地应用于测量外界物理量的变化。

FBG传感器具有抗电磁干扰，耐腐蚀，可组阵复用等优点，但是其传感原理决定了其固有的缺陷，尤其是将FBG用作温度传感器时，由于FBG温度传感的原理是波长解调，而外界轴向作用力和温度都可以引起FBG中心波长的改变，所以这就造成了外界应力和温度变量的串扰，影响测量准确度。此外，FBG的温度敏感度一般为10pm/℃，这就要求波长解调装置必须具有很高的分辨率，目前FBG温度传感系统使用的高精度光谱仪售价都在5万元以上，成本高、而且体积庞大，不便于携带和使用。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于有源相移光栅的温度传感器及温度传感系统，以有效地改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种基于有源相移光栅的温度传感器，包括泵浦激光器、波分复用器、光探测器和具有π相移的有源相移光纤光栅。所述泵浦激光器发出的泵浦光经所述波分复用器进入所述有源相移光纤光栅，所述有源相移光纤光栅吸收所述泵浦光后输出的激光进入所述光探测器。所述光探测器用于测量所述有源相移光纤光栅的输出功率，以分析所述功率得到所述有源相移光纤光栅的工作温度。其中，所述有源相移光纤光栅的输出功率与所述有源相移光纤光栅的工作温度呈预设关系。

在本发明较佳的实施例中，上述有源相移光纤光栅的有源介质为掺铒光纤。

在本发明较佳的实施例中，上述泵浦光的波长为1480纳米。

在本发明较佳的实施例中，上述有源相移光纤光栅为非对称结构的有源相移光纤光栅。

在本发明较佳的实施例中，上述有源相移光纤光栅的相移点靠近所述有源相移光纤光栅的泵浦光输入端。

在本发明较佳的实施例中，上述基于有源相移光栅的温度传感器还包括光隔离器，所述光隔离器设置于所述有源相移光纤光栅与所述光探测器之间，所述有源相移光纤光栅输出的激光经过所述光隔离器进入所述光探测器。

在本发明较佳的实施例中，上述有源相移光纤光栅输出的激光依次经过所述波分复用器、所述光隔离器进入所述光探测器。

在本发明较佳的实施例中，上述光探测器为光功率计。

在本发明较佳的实施例中，上述有源相移光纤光栅为原始有源相移光纤光栅经过特定封装过程得到的有源相移光纤光栅，所述特定封装过程为：将所述原始有源相移光纤光栅浸入到填充有硅脂或硅油的U型槽中；将所述原始有源相移光纤光栅两端的光栅尾纤分别通过热固化胶与所述U型槽粘结固定以使所述原始有源相移光纤光栅在不承受轴向应力情况下保持自由状态；将所述原始有源相移光纤光栅两端的伸出所述U型槽外的光栅尾纤分别插入一塑料套管；将所述U型槽的两端连同所述塑料套管均插入到对应的热熔管中；将所述热熔管连同所述U型槽整体插入一热缩管；对所述热熔管与所述热缩管进行热处理以使所述热熔管和所述热缩管受热收缩后将所述塑料套管和所述U型槽连为一体。

另一方面，本发明实施例还提供了一种基于有源相移光栅的温度传感系统，包括数据处理装置及上述基于有源相移光栅的温度传感器。所述温度传感器包括泵浦激光器、波分复用器、光探测器和有源相移光纤光栅。所述光探测器与所述数据处理装置耦合，所述泵浦激光器发出的泵浦光由所述波分复用器进入所述有源相移光纤光栅，所述有源相移光纤光栅吸收所述泵浦光后输出的激光进入所述光探测器，所述光探测器将所测得的功率转换为电信号发送到所述数据处理装置。所述数据处理装置用于根据预设规则分析所述电信号得到所述有源相移光纤光栅的工作温度。

本发明实施例提供的基于有源相移光栅的温度传感器及温度传感系统利用π相移的有源相移光纤光栅作为激光谐振腔和增益介质，搭配泵浦激光器构成分布反馈式光纤激光器，输出窄线宽激光。可以理解的是，有源相移光纤光栅是在掺杂有稀土离子的有源光纤上写入的π相移光纤光栅。由于稀土离子的吸收截面会随着温度变化发生偏移，从而引起有源光纤增益系数的变化，进而导致有源相移光纤光栅的输出功率发生变化。因此，可以进一步获得有源相移光纤光栅的输出功率与有源相移光纤光栅的工作温度的关系，从而通过光探测器测量到的功率，分析得到有源相移光纤光栅的工作温度，实现温度传感，有效避免了现有利用波长解调的光纤光栅传感器存在的由于应变-温度串扰造成测温准确性降低的问题。此外，本发明实施例提供的温度传感器的解调部分摒弃了昂贵复杂的波长解调装置，成本较低，易集成，便于携带。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种基于有源相移光栅的温度传感器的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的有源相移光纤的一种封装结构的结构示意图；

图3为图2的A-A剖面图；

图4为本发明第一实施例提供的980nm泵浦和1480nm泵浦下的同个有源相移光纤光栅在800秒升温过程中的输出功率变化图；

图5为本发明第一实施例提供的30℃至150℃升温过程中有源相移光纤光栅的输出功率变化图；

图6为本发明第二实施例提供的一种基于有源相移光栅的温度传感系统的结构示意图。

图中：10-温度传感器；11-泵浦激光器；12-波分复用器；13-有源相移光纤光栅；14-光隔离器；15-光探测器；16-数据处理装置；20-温度传感系统；131-原始有源相移光纤光栅；132-U型槽；133-热固化胶；134-硅脂或硅油；135-热熔管；136-塑料套管；137-热缩管；138-密封胶；139-硅脂；140-金属套管；141-光栅尾纤。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“耦合”、“连接”应做广义理解。例如，耦合可以是两个元件之间的直接耦合或通信连接，也可以是通过一些通信接口或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

光纤布拉格光栅(Fibre Bragg Grating，FBG)具有抗电磁干扰，耐腐蚀，可组阵复用等优点，被广泛地应用于温度传感器中。当FBG的外界工作环境温度发生变化时，其光栅周期或者有效折射率会发生变化，从而引起相应的布拉格中心反射波长产生漂移。通过波长解调装置对FBG的反射波长进行解调，获得FBG反射波长的漂移量，即可以实现外界温度的测量。

然而，由于外界轴向作用力和温度都可以引起FBG中心波长的改变，这就造成了外界应力和温度变量的串扰，影响FBG温度传感系统测量结果的准确性。并且，FBG的温度敏感度一般为10pm/℃，这就要求波长解调装置必须具有很高的分辨率。目前FBG温度传感系统使用的高精度光谱仪售价都在5万元以上，导致FBG温度传感系统成本高、体积庞大，不便于携带和使用。因此，现有FBG温度传感系统的传感原理所带来的固有缺陷制约了FBG温度传感系统的发展。

为了解决现有FBG温度传感系统固有的一系列问题，发明人进行了长期的研究，发现通过π相移的有源相移光纤光栅作为激光谐振腔和增益介质，搭配泵浦激光器构成分布反馈式光纤激光器，输出窄线宽激光，其中，有源相移光纤光栅的有源介质的吸收截面会随着外界温度变化而发生偏移，从而引起有源光纤增益系数的变化，进而导致有源相移光纤光栅的输出功率发生变化。因此，只要能够获取到有源相移光纤光栅的输出功率与有源相移光纤光栅的工作温度的关系，即可以通过探测有源相移光纤光栅的输出功率，分析该输出功率得到有源相移光纤光栅的工作温度，实现温度传感。这种温度传感方式可以有效解决现有利用波长解调的光纤光栅传感器所存在的应变-温度串扰造成测温准确性降低的问题。且用于光功率的探测器相比于波长解调装置，成本低、体积小，有利于提高了整个FBG温度传感系统的集成度和便携性。下面将对本发明实施例提供的基于有源相移光栅的温度传感器作具体说明。

本发明第一实施例提供了一种基于有源相移光栅的温度传感器。如图1所示，该温度传感器10包括泵浦激光器11、波分复用器12、光探测器15和具有π相移的有源相移光纤光栅13。泵浦激光器11发出的泵浦光经波分复用器12进入有源相移光纤光栅13，有源相移光纤光栅13吸收泵浦光后输出的激光进入光探测器15。其中，有源相移光纤光栅13的输出功率与有源相移光纤光栅13的工作温度呈预设关系。因此，通过光探测器15测量有源相移光纤光栅13的输出功率，即可以进一步分析所测得的光功率得到有源相移光纤光栅13的工作温度。

其中，泵浦激光器11和具有π相移的有源相移光纤光栅13构成分布反馈式光纤激光器。该分布反馈式光纤激光器利用有源相移光纤光栅13作为激光谐振腔和增益介质，具有极窄的线宽、极低的噪声和稳定的单纵模运转等优点。当有源相移光纤光栅13的工作温度发生变化时，有源相移光纤光栅13的有源介质的吸收截面会随着温度的变化而发生偏移，从而引起有源光纤增益系数的变化，进而导致有源相移光纤光栅13的输出功率发生变化。采用预先标定的方式即可以获得有源相移光纤光栅13的输出功率与有源相移光纤光栅13的工作温度之间的关系。

可以理解的是，上述有源相移光纤光栅13是在掺杂稀土(铒、镱等)离子的有源光纤上写入的具有π相移的相移光纤光栅。上述掺杂稀土(铒、镱等)离子的有源光纤即为有源相移光纤光栅13的有源介质。

作为一种优选实施方式，上述有源相移光纤光栅13为非对称结构的有源相移光纤光栅13，以提高上述有源相移光纤光栅13输出的窄线宽激光的强度，从而提高本温度传感器10的测量精度。当然，本实施例也可以采用π相移点位于栅区中间位置的对称结构的有源相移光纤光栅13，但是相比于非对称结构的有源相移光纤光栅13，对称结构的有源相移光纤光栅13所构成的分布反馈式光纤激光器的激光斜率效率降低，即在相同的泵浦光激励下，激光输出的强度降低，从而降低了本温度传感器10的测量精度。

此外，为了使得有源相移光纤光栅13能够输出更高强度的窄线宽激光，以便于信号的检测。作为一种优选实施方式，上述非对称结构的有源相移光纤光栅13的π相移点靠近该有源相移光纤光栅13的泵浦光输入端。

进一步地，作为一种优选实施方式，上述有源相移光纤光栅13的有源介质为掺铒光纤。铒离子的吸收截面会随着温度的升高而发生红移，引起掺铒光纤增益系数的降低，从而导致有源相移光纤光栅13的输出功率下降。

需要说明的是，为了提高温度传感精度，尽量避免其他外部环境的干扰，本实施例采用的有源相移光纤光栅13为经过封装后的有源相移光纤光栅13。有源相移光纤光栅13的封装方式有很多。例如，本实施例可以通过以下特定封装过程对原始有源相移光纤光栅131进行封装得到封装后的有源相移光纤光栅13。

上述特定封装过程为：将原始有源相移光纤光栅131浸入到填充有硅脂或硅油134的U型槽132中；将原始有源相移光纤光栅131两端的光栅尾纤141分别通过热固化胶133与U型槽132粘结固定以使原始有源相移光纤光栅131在不承受轴向应力情况下保持自由状态；将原始有源相移光纤光栅131两端的伸出U型槽132外的光栅尾纤141分别插入一塑料套管136；将U型槽132的两端连同塑料套管136均插入到对应的热熔管135中；将热熔管135连同U型槽132整体插入一热缩管137；对热熔管135与热缩管137进行热处理以使热熔管135和热缩管137受热收缩后将塑料套管136和U型槽132连为一体，同时热缩管137收紧使硅脂或硅油134密封在U型槽132内。本实施例中，U型槽132优选为石英U型槽。进一步，热缩管137外侧还设置有金属套管140，在金属管口涂抹密封胶138，在金属套管140内壁和热缩管137之间填充硅脂139。封装后的有源相移光纤光栅13的结构如图2所示，图3为图2的A-A剖面图。

当然，本实施例中的有源相移光纤光栅13的封装结构并不仅限于上述结构，也可以采用其他封装结构。

具体的，泵浦激光器11可以采用半导体激光器，或者是其他能够发出所需泵浦光的激光器或激光二极管。当有源相移光纤光栅13的有源介质为掺铒光纤时，泵浦激光器11可以为输出波长为980nm或者1480nm的泵浦激光器11。

进一步地，作为一种优选实施方式，当有源相移光纤光栅13的有源介质为掺铒光纤时，采用1480nm的泵浦光泵浦，即泵浦激光器11采用输出波长为1480nm的泵浦激光器。本实施例采用1480nm的泵浦光，而没有采用更常见的980nm的泵浦光的原因在于，发明人经研究发现，铒离子在1480nm波段的吸收截面随温度的变化要远远超过980nm波段。这就意味着同样的温度变化下，分别采用相同功率的1480nm的泵浦光和980nm的泵浦光泵浦同一个有源相移光纤光栅13，1480nm的泵浦光泵浦的有源相移光纤光栅13的输出功率变化幅度更大。

为了证明上述发现，设计了如下实验：

分别采用1480nm的泵浦激光器11和980nm的泵浦激光器11分别泵浦同一个铒离子掺杂的有源相移光纤光栅13，分别使得有源相移光纤光栅13的工作温度在800秒内由30℃加热至120℃，所测得的有源相移光纤光栅13的输出功率变化如图4所示。图4中，横坐标表示时间，单位为秒，纵坐标表示有源相移光纤光栅13的输出功率百分比，曲线A表示980nm的泵浦光泵浦下有源相移光纤光栅13在800秒升温过程中的输出功率变化曲线，曲线B表示1480nm的泵浦光泵浦下有源相移光纤光栅13在800秒升温过程中的输出功率变化曲线。其中，输出功率百分比是以初始时刻，即温度为30℃时有源相移光纤光栅13的输出功率为基准，将不同时刻有源相移光纤光栅13的输出功率除以所述基准后再乘以100％得到。

从图4中可以明显地看出，同样的温度变化下，分别采用相同功率的1480nm的泵浦光和980nm的泵浦光泵浦同一个有源相移光纤光栅13，1480nm泵浦的有源相移光纤光栅13的输出功率变化幅度更大。因此，本实施例中，优选采用1480nm的泵浦光泵浦铒离子掺杂的有源相移光纤光栅13。

另外，当有源相移光纤光栅13的有源介质为掺铒光纤时，波分复用器12与有源相移光纤光栅13之间通常采用1550nm单模光纤连接，而980nm泵浦光在常规的1550nm单模光纤中传输损耗要远远超过1480nm泵浦光。因此，从本实施例提供的温度传感器10在长距离传感应用中的可行性方面考虑，也优选采用1480nm的泵浦光泵浦铒离子掺杂的有源相移光纤光栅13。

进一步地，为了避免光纤回波反射，提高光传输效率，本实施例提供的温度传感器10还包括光隔离器14。光隔离器14设置于有源相移光纤光栅13与光探测器15之间，有源相移光纤光栅13输出的窄线宽激光经过光隔离器14进入光探测器15。

本实施例中，波分复用器12包括第一连接端a、第二连接端b和公共端c。其中，第一连接端a用于输入泵浦光，与泵浦激光器11连接，第二连接端b用于输出有源相移光纤光栅13产生的窄线宽激光，与光隔离器14的一端连接，光隔离器14的另一端与光探测器15连接，公共端c与有源相移光纤光栅13的一端连接。也就是说，有源相移光纤光栅13输出的窄线宽激光依次经过波分复用器12、光隔离器14进入光探测器15。且在本实施例的优选实施方式中，非对称结构的有源相移光纤光栅13的π相移点靠近波分复用器12的公共端c。

由于有源相移光纤光栅13的激光输出线宽极窄，能量密度高，其输出功率的变化比较容易测得，因此，本实施例对光探测器15的分辨率要求较低。本实施例中，光探测器15可以采用光功率计，或者是其他可以用于测量有源相移光纤光栅13输出的窄线宽激光的功率的器件。相比于现有FBG温度传感系统中采用的价格昂贵、体积庞大的高分精度波长解调装置，本实施例采用光功率计即可以探测到有源相移光纤光栅13输出功率的变化，进而实现温度传感，有效地降低了成本，且有利于提高整个温度传感系统的集成度和便携性。

基于以上分析，为了更清楚的说明本实施例的技术方案，下面将以有源介质为掺铒光纤的非对称结构的π相移有源相移光纤光栅13为例，对本实施例提供的温度传感器10的工作原理进行说明。

其中，有源相移光纤光栅13的光栅栅区长度为4cm。泵浦激光器11采用1480nm的半导体激光器。波分复用器12为1480/1550nm波分复用器12，即第一连接端a的输入/输出波长为1480nm，第二连接端b的输入/输出波长为1550nm，公共端c的输入/输出波长为1480nm和1550nm。光隔离器14为工作波长为1550nm的光隔离器14。光探测器15具体可以采用EXFOFPM-600型光功率计。

使用本温度传感器10之前，需要对本温度传感器10的有源相移光纤光栅13的输出功率与有源相移光纤光栅13的工作温度之间的关系进行标定。例如，标定方式具体可以为：

以10℃为升温间隔，将有源相移光纤光栅13的工作温度从30℃升温至120℃。分别测试有源相移光纤光栅13的工作温度为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃及120℃时，有源相移光纤光栅13的输出功率。根据所测得的数据得到30℃至150℃升温过程中有源相移光纤光栅13输出功率变化图如图5所示。

由图5可以看出，在上述升温过程中温度和有源相移光纤光栅13的输出功率表现出良好的线性关系。对图5中的数据进行拟合，即可以得到有源相移光纤光栅13的输出功率与有源相移光纤光栅13的工作温度的线性关系式。可以将该关系式作为本温度传感器10的标定关系式，标定关系式也就是上述的预设关系。为了提高标定关系式的准确性，也可以多次进行上述实验，获取多组数据，然后对所获得的多组数据进行拟合。

使用本温度传感器10时，如图1所示，半导体激光器输出的1480nm的泵浦光经标准1550nm单模光纤输入波分复用器12的第一连接端a，然后再由波分复用器12的公共端c输出通过1550nm单模光纤传输至有源相移光纤光栅13。输入有源相移光纤光栅13的1480nm泵浦光泵浦掺铒光纤，产生窄线宽激光。有源相移光纤光栅13输出的窄线宽激光经1550nm单模光纤传输至波分复用器12的公共端c，然后再由波分复用器12的第二连接端b输出至光隔离器14的输入端，从光隔离器14的输出端输出经1550nm单模光纤传输至光功率计的输入端。当有源相移光纤光栅13的工作温度即所处的环境温度发生变化，光功率计接收到的激光功率也会产生相应的变化。进一步，根据上述预先设置的标定关系式，即可以由光功率计所测得的激光功率得到有源相移光纤光栅13所处的环境温度，实现温度传感。

综上所述，本发明实施例提供的基于有源相移光栅的温度传感器利用π相移的有源相移光纤光栅13作为激光谐振腔和增益介质，搭配泵浦激光器11构成分布反馈式光纤激光器，输出窄线宽激光。由于稀土离子的吸收截面会随着温度变化发生偏移，从而引起有源光纤增益系数的变化，进而导致有源相移光纤光栅13的输出功率发生变化。因此，可以进一步获得有源相移光纤光栅13的输出功率与有源相移光纤光栅13的工作温度的关系，从而通过光探测器15测量到的功率，分析得到有源相移光纤光栅13的工作温度，实现温度传感，有效避免了现有利用波长解调的光纤光栅传感器存在的由于应变-温度串扰造成测温准确性降低的问题。此外，本发明实施例提供的温度传感器10的解调部分摒弃了昂贵复杂的波长解调装置，成本较低，易集成，便于携带。

另外，现有的基于FBG的温度传感系统中，FBG作为一种光无源器件，其反射信号强度受宽带光源指定波长段入射功率限制，一般在50μW以下，在长距离传输和多传感器串联组阵应用中很容易受到信号衰减和干扰的影响，降低整个温度触感系统的信噪比。因此，相比于现有的FBG温度传感系统，本实施例提供的温度传感器10中，有源相移光纤光栅13为光有源器件，在泵浦激光器11发出的泵浦光的激励下，其输出的窄线宽激光的强度较高，信噪比也就更高，从而有利于提高测量精度。

还需要说明的是，本发明实施例提供的温度传感器还具有较强的可拓展性。本温度传感器10的传感部分为全光纤设计，在继承光纤光栅传感器抗电磁干扰，耐腐蚀，防爆炸特性的同时，只需将激光输出信号连入相关解调系统，利用有源相移光纤光栅13输出的窄线宽激光信号特有的相位噪声和线宽特性即可实现其他包括微振动，声强，压力等在内的传感监测。

本发明第二实施例还提供了一种基于有源相移光栅的温度传感系统。如图6所示，该温度传感系统20包括数据处理装置16及上述第一实施例提供的温度传感器10。

其中，温度传感器10包括泵浦激光器11、波分复用器12、光探测器15和有源相移光纤光栅13。温度传感器10的具体实施方式可以参照上述第一实施例，此处不再赘述。

光探测器15与数据处理装置16耦合，泵浦激光器11发出的泵浦光由波分复用器12进入有源相移光纤光栅13，有源相移光纤光栅13吸收泵浦光后输出的激光进入光探测器15，光探测器15将所测得的功率转换为电信号发送到数据处理装置16。

数据处理装置16用于根据预设规则分析该电信号得到有源相移光纤光栅13的工作温度。具体的，该预设规则即为预先存储的经过预先标定获得的有源相移光纤光栅13的输出功率与有源相移光纤光栅13的工作温度之间的关系。例如，当有源相移光纤光栅13的有源介质为掺铒光纤时，经过标定得到的有源相移光纤光栅13的输出功率与有源相移光纤光栅13的工作温度之间的关系为线性关系，即：T＝kP+b。其中，P表示有源相移光纤光栅13的输出功率，T表示有源相移光纤光栅13的工作温度，k，b均为常数。因此，通过光探测器15测得有源相移光纤光栅13的输出功率后，带入上述线性关系式即可以得到有源相移光纤光栅13的工作温度，实现温度传感。具体的标定方法可以参照上述第一实施例，此处不再赘述。

本实施例中，数据处理装置16可以为单片机、ARM、DSP或FPGA等具有信号处理能力的集成电路芯片。

本实施例在第一实施例的基础上，增加了数据处理装置16，数据处理装置16与第一实施例提供的温度传感器10构成完整的温度传感系统20，其技术效果与第一实施例相同，此处不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，包括泵浦激光器、波分复用器、光探测器和具有π相移的有源相移光纤光栅，所述泵浦激光器发出的泵浦光经所述波分复用器进入所述有源相移光纤光栅，所述有源相移光纤光栅吸收所述泵浦光后输出的激光进入所述光探测器，所述光探测器用于测量所述有源相移光纤光栅的输出功率，以分析所述功率得到所述有源相移光纤光栅的工作温度，其中，所述有源相移光纤光栅的输出功率与所述有源相移光纤光栅的工作温度呈预设关系。

2.根据权利要求1所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，所述有源相移光纤光栅的有源介质为掺铒光纤。

3.根据权利要求2所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，所述泵浦光的波长为1480纳米。

4.根据权利要求1所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，所述有源相移光纤光栅为非对称结构的有源相移光纤光栅。

5.根据权利要求4所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，所述有源相移光纤光栅的相移点靠近所述有源相移光纤光栅的泵浦光输入端。

6.根据权利要求1所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，还包括光隔离器，所述光隔离器设置于所述有源相移光纤光栅与所述光探测器之间，所述有源相移光纤光栅输出的激光经过所述光隔离器进入所述光探测器。

7.根据权利要求6所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，所述有源相移光纤光栅输出的激光依次经过所述波分复用器、所述光隔离器进入所述光探测器。

8.根据权利要求1所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，所述光探测器为光功率计。

9.根据权利要求1所述的基于有源相移光栅的温度传感器，其特征在于，所述有源相移光纤光栅为原始有源相移光纤光栅经过特定封装过程得到的有源相移光纤光栅，所述特定封装过程为：将所述原始有源相移光纤光栅浸入到填充有硅脂或硅油的U型槽中；将所述原始有源相移光纤光栅两端的光栅尾纤分别通过热固化胶与所述U型槽粘结固定以使所述原始有源相移光纤光栅在不承受轴向应力情况下保持自由状态；将所述原始有源相移光纤光栅两端的伸出所述U型槽外的光栅尾纤分别插入一塑料套管；将所述U型槽的两端连同所述塑料套管均插入到对应的热熔管中；将所述热熔管连同所述U型槽整体插入一热缩管；对所述热熔管与所述热缩管进行热处理以使所述热熔管和所述热缩管受热收缩后将所述塑料套管和所述U型槽连为一体。

10.一种基于有源相移光栅的温度传感系统，其特征在于，包括数据处理装置及如权利要求1-9中任一项所述的基于有源相移光栅的温度传感器，所述温度传感器包括泵浦激光器、波分复用器、光探测器和有源相移光纤光栅，所述光探测器与所述数据处理装置耦合，所述泵浦激光器发出的泵浦光由所述波分复用器进入所述有源相移光纤光栅，所述有源相移光纤光栅吸收所述泵浦光后输出的激光进入所述光探测器，所述光探测器将所测得的功率转换为电信号发送到所述数据处理装置，所述数据处理装置用于根据预设规则分析所述电信号得到所述有源相移光纤光栅的工作温度。