CN201130028Y - 一种光纤光栅传感器解调仪 - Google Patents
一种光纤光栅传感器解调仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201130028Y CN201130028Y CNU2007200983569U CN200720098356U CN201130028Y CN 201130028 Y CN201130028 Y CN 201130028Y CN U2007200983569 U CNU2007200983569 U CN U2007200983569U CN 200720098356 U CN200720098356 U CN 200720098356U CN 201130028 Y CN201130028 Y CN 201130028Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- grating sensor
- optic grating
- optical
- connects
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
本实用新型的技术方案：包括分布反馈式半导体激光器、温度控制器、电流控制器、单片机、光电探测器、运算放大器、A/D转换器、PC机、光纤耦合器、光纤光栅传感器；光纤光栅传感器解调仪价格低，精度高，功率大，不需要外置宽带光源等优点，为大规模光纤光栅传感器的大范围的实用化起到了很大的促进作用；本实用新型所提出的低价格的光纤光栅解调仪将为光纤光栅传感器的大规模应用起到促进作用。
Description
(一)技术领域：
本实用新型涉及一种传感器，特别是一种光纤光栅传感器解调仪。
(二)背景技术
在光纤传感器领域，光纤光栅传感器的应用前景十分广阔。由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、尺寸小(标准裸光纤为125um)、重量轻、耐温性好(工作温度上限可达400℃-600℃)、复用能力强、传输距离远(传感器到解调端可达几公里)、耐腐蚀、高灵敏度、无源器件、易形变等优点，早在1988年就成功地在航空、航天领域中作为有效的无损检测技术，同时光纤光栅传感器还可应用于化学医药、材料工业、水利电力、船舶、煤矿等各个领域，还在土木工程领域(如建筑物、桥梁、水坝、管线、隧道、容器、高速公路、机场跑道等)的混凝土组件和结构中，测定其结构的完整性和内部应变状态，从而建立灵巧结构，并进一步实现智能建筑。
光纤光栅传感器的研究方向主要有三个方面：一是对传感器本身及能进行横向应变感测和高灵敏度、高分辨率、且能同时感测应变和温度变化的传感器研究；二是对光栅反射信号或透射信号分析和测试系统的研究，目标是开发低成本、小型化、可靠且灵敏的探测技术；三是光纤光栅传感器的实际应用研究，包括封装技术、温度补偿技术、传感器网络技术。
目前，光纤光栅的解调方法有几种：
a)光谱仪和多波长计
在光纤光栅传感器系统中，对波长位移直接的检测方法是：利用宽带光源(如发光二极管LED)，输入光纤光栅，再利用光谱仪(或多波长计)检测输出的ΔλB，该法结构简单，具有可携带性，经久耐用且易于使用和自动测试等特点，常用于实验室。
b)边缘滤波器
基于宽带或边缘滤波器的线性解调原理，该系统利用体积光学线性边缘滤波器对应变场进行测量，由于该解调方案使用了两个不平衡的滤波器，又称为分束非平衡滤波法。
c)可调谐滤波器
利用扫描光滤波器，如可调谐Fabry-Perot(TEP)，声光可调谐滤波器(AOTF)和基于Bragg光栅的滤波器等，可跟踪传感光栅的波长变化。
(1)可调谐波长的光纤Fabry-Perot(TEP)滤波器(2)可调谐光纤Bragg光栅滤波器(3)声-光可调谐滤波器(4)可调谐半导体量子陷阱电子吸收滤波器
d)波长可调谐光源
可调谐窄带光源的调谐原理是窄带可调谐光输入光纤光栅，并周期性地扫描起输出波长以获取光纤内光栅的反射扑(或透射谱)，由于每次扫描反射光最强的扫描电压可知相应的波长值。
e)CCD分光仪
利用衍射光栅等分光元件，将传感光栅的反射谱(或透射谱)经透镜准直后在空间展开，再用CCD同时直接测出各波长的相对光强。CCD分光法的优点是响应时间快，抗干扰能力强。不足之处是，对波长的分辨率的影响因素较多。
f)光纤Fourier变换光谱法
g)干涉仪
以上几种方法所生产的光纤光栅解调仪价格都比较昂贵。需要提出一种新的方法，就是利用低成本的分布反馈式半导体激光器做为可调谐光源，利用控制温度的方法来改变分布反馈式半导体激光器的波长来进行扫描，以便对光纤光栅温度传感器进行检测，达到解调光纤光栅传感器的波长的作用，并且利用应用软件把光纤光栅温度传感器波长变化转换成应力，应变，温度，压力，振动等物理量的变化。由于分布反馈式半导体激光器的成本比较低廉，依据本仪器所生产的光纤光栅传感器解调仪具有成本低，精度高，功率大，不需要外置宽带光源等优点。分布反馈式半导体激光器的输出波长带宽小于等于1nm，输出光的功率精细结构类似于一个高斯或准高斯分布。这就为我们的可调谐激光光源提供了一个很精密的尺度，可以对扫描范围内的波长进行精密细分。分布反馈式半导体激光器的温度控制可由一个专用的温度控制芯片来实现，也可以由分立的电子元件和专用的集成电路来实现，采用专用的温度控制芯片可以达到较高的温度控制精度，而分立的电子元件和专用的集成电路来实现则温度精度要低一些。分布反馈式半导体激光器的温度变化的实现是由内嵌式的半导体制冷器来实现，如从0到100度的温度变化就是由内嵌式的半导体制冷器加热或制冷来实现的。分布反馈式半导体激光器的温度检测也是由激光器内嵌式的温度传感器来实现的。由于分布反馈式半导体激光器温度的变化及温度的传感都是由激光器内部的器件来实现的，分布反馈式半导体激光器的输出功率是几毫瓦到几百毫瓦，即使在只有几毫瓦的输出功率下，相对于宽带光源比较而言，它的输出功率密度是很高的，分布反馈式半导体激光器的输出功率密度是普通宽带光源的输出功率的几十倍甚至上千倍。
目前限制光纤光栅传感器应用的最主要障碍是传感信号的解调，正在研究的解调方法很多，但能够实际应用的解调产品并不多，而且价格较高。其次，光纤光栅传感器应用中的其他问题也非常重要，如：1、由于宽带光源的功率有限，再加上光纤的插入损耗，光纤光栅传感器传感信号的传输距离和因此可复用光栅的数目受到限制；2、抗干扰的能力底.如何降低光纤光栅传感器的解调仪系数的成本，提高光源的输出功率，增加光纤光栅传感器光纤光栅传感器传感信号的传输距离，增加系统抗干扰的能力；3、如何实现长距离、高精度、快速实时测量。有效地解决上述问题对于实现廉价、稳定、高分辨率、长距离、大测量范围、多光栅复用的传感系统具有重要意义，这些都有待发展。
(三)发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题提供一种光纤光栅传感器解调仪。
本实用新型的技术方案：包括分布反馈式半导体激光器、温度控制器、电流控制器、单片机、光电探测器、运算放大器、A/D转换器、PC机、光纤耦合器、光纤光栅传感器以及控制软件，数据传输和数据处理软件，数据显示软件；其特征在于连接方式为：温度控制器输出端连接分布反馈式半导体激光器的温度控制输入端，电流控制器输出端连接分布反馈式半导体激光器的电流驱动输入端，单片机的控制输出端连接温度控制器输入端和电流控制器的输入端；分布反馈式半导体激光器的输出端连接光纤光栅传感器的一端，光纤光栅传感器的另一端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端连接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端连接单片机的数据输入端，单片机的数据输出端连接计算机的输入端，计算机进行数据处理并显示结果。
上述所述的光纤光栅传感器可以为光纤光栅传感器阵列
上述所述的分布反馈式半导体与光纤光栅传感器之间可以通过加入光纤耦合器连接。
上述所述的光纤耦合器可以为2x2光纤耦合器或1x2光纤耦合器。
本实用新型的有益效果为：一种光纤光栅传感器解调仪价格低，精度高，功率大，不需要外置宽带光源等优点，为大规模光纤光栅传感器的大范围的实用化起到了很大的促进作用；本实用新型所提出的低价格的光纤光栅解调仪将为光纤光栅传感器的大规模应用起到促进作用。
(四)附图说明
图1为本实用新型的透射式结构示意图；
图2为本实用新型的反射式结构示意图；
图3为本实用新型的分布反馈半导体激光结构图。
其中：1为分布反馈式半导体激光器，2为温度控制器，3为电流控制器，4为单片机，5为光电探测器，6为运算放大器，7为A/D转换器，8为PC机，9为光纤耦合器，10、11、12、13，14为光纤光栅传感器，15为发光面，16为温度光电探测器，17为管脚，18为功率光电探测器，19为内置半导体温度控制器，120为激光器壳体，21为光纤。
(五)具体实施方式
实施例一：一种光纤光栅传感器解调仪(见图一)，包括分布反馈式半导体激光器1、温度控制器2、电流控制器3、单片机4、光电探测器5、运算放大器10、A/D转换器6、PC机7、光纤光栅传感器10-14；其连接方式为：分布反馈式半导体激光器1的温度控制输入端连接温度控制器2的输出端，分布反馈式半导体激光器1的电流控制输入端连接和电流控制器3的输出端，温度控制器2和电流控制器3的输入端连接单片机4的控制输出端；分布反馈式半导体激光器1的激光输出端通过光纤跳线连接光纤光栅传感器10-14的一端，光纤光栅传感器10-14的另一端连接光电探测器5的输入端，光电探测器5的输出端连接运算放大器6的输入端，运算放大器6的输出端连接A/D转换器7的输入端，A/D转换器7的输出端连接单片机4的数据输入端，单片机4的数据输出端连接PC机8的USB口。
实施例2：一种光纤光栅传感器解调仪(见图2)，包括分布反馈式半导体激光器1、温度控制器2、电流控制器3、单片机4、光电探测器5、运算放大器6、A/D转换器7、PC机8、光纤耦合器9、光纤光栅传感器10-14；其连接方式为：分布反馈式半导体激光器1的温度控制输入端连接温度控制器2的输出端，分布反馈式半导体激光器1的电流控制输入端连接和电流控制器3的输出端，温度控制器2和电流控制器3的输入端连接单片机4的控制输出端；分布反馈式半导体激光器1的激光输出端连接光纤耦合器9的一个输入端，光纤耦合器9的一个输出端连接光纤光栅传感器10-14，光纤耦合器9的另一个输入端连接光电探测器5的输入端，光电探测器5的输出端连接运算放大器6的输入端，运算放大器6的输出端连接A/D转换器7的输入端，A/D转换器7的输出端连接单片机4的数据输入端，单片机4的数据输出端连接PC机8的USB口。
Claims (4)
1、一种光纤光栅传感器解调仪，其特征在于连接方式为：温度控制器输出端连接分布反馈式半导体激光器的温度控制输入端，电流控制器输出端连接分布反馈式半导体激光器的电流驱动输入端，单片机的控制输出端连接温度控制器输入端和电流控制器的输入端；分布反馈式半导体激光器的激光输出端连接光纤光栅传感器的一端，光纤光栅传感器的另一端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端连接运算放大器的输入端，运算放大器的输出端连接A/D转换器的输入端，A/D转换器的输出端连接单片机的数据输入端，单片机的数据输出端连接计算机的输入端，计算机进行数据处理并显示结果。
2、一种光纤光栅传感器解调仪，其特征在于上述所述的光纤光栅传感器可以为光纤光栅传感器阵列
3、一种光纤光栅传感器解调仪，其特征在于上述所述的分布反馈式半导体激光器与光纤光栅传感器之间可以通过加入光纤耦合器连接。
4、一种光纤光栅传感器解调仪，其特征在于上述所述的光纤耦合器可以为2x2光纤耦合器或1x2光纤耦合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007200983569U CN201130028Y (zh) | 2007-12-07 | 2007-12-07 | 一种光纤光栅传感器解调仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007200983569U CN201130028Y (zh) | 2007-12-07 | 2007-12-07 | 一种光纤光栅传感器解调仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201130028Y true CN201130028Y (zh) | 2008-10-08 |
Family
ID=40017887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNU2007200983569U Expired - Fee Related CN201130028Y (zh) | 2007-12-07 | 2007-12-07 | 一种光纤光栅传感器解调仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201130028Y (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664679A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-09-12 | 长春理工大学 | 无线激光通信装置中的阵列光电探测器 |
| CN104075662A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-10-01 | 国网湖北省电力公司咸宁供电公司 | 一种支撑式架空管母位移监测装置 |
| EP3187833A4 (en) * | 2014-08-25 | 2018-03-28 | Nuctech Company Limited | Optical fiber grating demodulator and temperature control method thereof |
| CN108426594A (zh) * | 2016-05-24 | 2018-08-21 | 北京信息科技大学 | 一种相关算法的光纤光栅反射谱解调系统 |
-
2007
- 2007-12-07 CN CNU2007200983569U patent/CN201130028Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664679A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-09-12 | 长春理工大学 | 无线激光通信装置中的阵列光电探测器 |
| CN102664679B (zh) * | 2012-04-10 | 2015-03-18 | 长春理工大学 | 无线激光通信装置中的阵列光电探测器 |
| CN104075662A (zh) * | 2014-04-03 | 2014-10-01 | 国网湖北省电力公司咸宁供电公司 | 一种支撑式架空管母位移监测装置 |
| CN104075662B (zh) * | 2014-04-03 | 2017-01-25 | 国家电网公司 | 一种支撑式架空管母位移监测装置 |
| EP3187833A4 (en) * | 2014-08-25 | 2018-03-28 | Nuctech Company Limited | Optical fiber grating demodulator and temperature control method thereof |
| CN108426594A (zh) * | 2016-05-24 | 2018-08-21 | 北京信息科技大学 | 一种相关算法的光纤光栅反射谱解调系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103364070B (zh) | 一种基于体相位光栅解调的光纤光栅振动传感系统 | |
| CN103017804B (zh) | 高时间同步多通道光纤光栅传感系统 | |
| CN103674117B (zh) | 基于拉曼散射同时测量全同弱光纤光栅温度与应变的方法及装置 | |
| CN101650509B (zh) | 基于级联长周期光纤光栅的Bragg光栅高速解调系统 | |
| CN101825434B (zh) | 一种基于闪耀光纤光栅解调的微位移传感器及检测方法 | |
| CN104848980B (zh) | 基于光纤传感的桥梁拉索索力在线检测方法与系统 | |
| CN102607621A (zh) | 同时检测温度和应变的分布式光纤布里渊传感装置和方法 | |
| CN102269573A (zh) | 一种准分布式复合材料结构应变和温度检测系统 | |
| CN102778242A (zh) | 布拉格光栅的解调方法 | |
| CN102944253A (zh) | 基于偏振测量的光纤光栅横向压力和温度同时测量系统 | |
| CN114111909A (zh) | 一种基于衍射光栅的光纤布拉格光栅温度、应力双参数一体式传感及解调系统 | |
| CN103697954A (zh) | 一种微腔干涉流速压差敏感结构及微腔干涉光纤流速流量传感器 | |
| CN1256570C (zh) | 实现多通道光纤光栅传感装置测量的方法 | |
| CN202221353U (zh) | 基于ccd的锥形光纤光栅传感解调系统 | |
| CN202304891U (zh) | 基于阵列波导光栅特性的分布式监测仪 | |
| CN201130028Y (zh) | 一种光纤光栅传感器解调仪 | |
| CN101762330B (zh) | 单模激光器光波长精确测量装置及测量方法 | |
| CN111811554A (zh) | 基于光腔衰荡大范围高精度光纤光栅传感方法及装置 | |
| CN103644991B (zh) | 基于dfb激光器解调的双光纤光栅的应力测量方法 | |
| CN108007603A (zh) | 一种基于非对称双芯光纤的多参量分布测量系统 | |
| CN107504988B (zh) | 基于复合梁结构的光纤光栅传感实验系统 | |
| CN105180978A (zh) | 基于窄带光源和滤波特性可调元件的光学传感器及其方法 | |
| CN102175170B (zh) | 一种基于光纤长啁啾光栅频域反射技术的用于土木结构裂纹的检测方法及传感器 | |
| CN201716502U (zh) | 基于级联长周期光纤光栅的Bragg光栅高速解调系统 | |
| CN201974183U (zh) | 一种基于光纤长啁啾光栅频域反射技术的用于土木结构裂纹检测的传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20090227 Address after: Room 210, zone two, Science Park, block 34, Changjiang Road, New District, Wuxi, Jiangsu, 214028 Patentee after: Wuxi Optical Core Technology Co., Ltd. Address before: Room 6, No. 408, West research road, Tianjin, Nankai District, China: 300192 Patentee before: Tianjin Guopin Photoelectricity Technology Co., Ltd. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: WUXI GUANGXIN SCIENCE CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: TIANJIN GUOPIN OPTO-ELECTRICAL TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20090227 |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081008 Termination date: 20101207 |