CN204007519U - 光纤光栅传感实验仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种光纤光栅传感实验仪，包括宽带光源、解调仪、悬臂梁、2*2耦合器、FC适配器、数据处理装置及多个光纤光栅传感器。宽带光源的输出端与2*2耦合器其中一个输入端连接，2*2耦合器的两个输出端分别接到解调仪的输入端和FC适配器，解调仪与数据处理装置连接。所述悬臂梁包括底座、FC输入接口、等强度梁、FC输出接口、间隔设在底座上的左立柱和右立柱，等强度梁的一端与左立柱连接，另一端为自由端，且位于测微丝杆下方，靠近右立柱的等强度梁的一端悬挂负载盘，等强度梁上安装有光纤光栅应变传感器或光纤光栅温度传感器。本实用新型可以将位移测量、应变测量和负荷测量融为一体进行学习和研究，简单方便，直观易懂。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤光栅传感实验仪。
背景技术
光纤光栅是利用光纤材料的光敏性(外界入射光子和纤芯内锗离子相互作用引起折射率的永久性变化)，在纤芯内形成空间相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的(投射或反射)滤波器，使得光在其中的传播行为得以改变和控制。
光纤光栅传感技术是发展最为迅速、最有发展前途、最具有代表性的光纤传感技术之一。它以其自身独特的优势备受青睐，加之近年来光纤通信无源器件的发展，更拓宽了光纤光栅传感技术的应用领域，使其一直是人们研究的热点。
传统的光纤光栅测量装置对于位移、负荷和应变的测试则对应的需要光纤光栅位移传感器、光纤光栅负荷传感器和光纤光栅应变传感器三种，成本高且实现复杂。
发明内容
本实用新型提供一种结构简单实用的光纤光栅传感实验仪，可以进行传感温度、微载荷和微位移等物理量的实验研究，而且可以将位移测量、应变测量和负荷测量融为一体进行学习和研究，简单方便，直观易懂。
一种光纤光栅传感实验仪，包括宽带光源、解调仪、悬臂梁、2*2耦合器、FC适配器、数据处理装置及多个光纤光栅传感器，宽带光源的输出端与2*2耦合器其中一个输入端连接，2*2耦合器的两个输出端分别接到解调仪的输入端和FC适配器，解调仪与数据处理装置连接；所述悬臂梁包括底座、FC输入接口、等强度梁、FC输出接口、间隔设在底座上的左立柱和右立柱，等强度梁的一端与左立柱连接，另一端为自由端，且位于测微丝杆下方，靠近右立柱的等强度梁的一端悬挂负载盘，等强度梁上安装有光纤光栅应变传感器或光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅应变传感器或光纤光栅温度传感器与FC输入接口和FC输出接口连接，FC适配器通过光跳线接到FC输入接口，FC输出接口通过光跳线接到所述多个串联连接的光纤光栅传感器。
如上所述的光纤光栅传感实验仪，测微丝杆安装在右立柱顶部的端板上，测微丝杆从上往下顶在等强度梁上表面。
本实用新型将光纤色散解调技术结合悬臂梁的应用，可以方便的利用光纤光栅应变传感器对位移、负荷及应变进行测试，而传统的测量装置对于位移、负荷和应变的测试则对应的需要光纤光栅位移传感器、光纤光栅负荷传感器和光纤光栅应变传感器三种，成本高且实现复杂；本实用新型可以方便的利用光纤光栅传感器进行分布式测量，测量点可达15个，而传统的解调仪一般只能进行单点的测量。
附图说明
图1是本实用新型光纤光栅传感实验仪的结构示意图；
图2是本实用新悬臂梁的结构示意图。
图中：1—宽带光源，2—解调仪，3—悬臂梁，4—2*2耦合器，5—FC适配器，6—数据处理装置，3-1—底座，3-2—FC输入接口，3-3—左立柱，3-4—光纤光栅应变传感器，3-5—等强度梁，3-6—测微丝杆，3-7—负载盘，3-8—右立柱，3-9—FC输出接口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1所示为本实用新型光纤光栅传感实验仪的结构示意图，所述光纤光栅传感实验仪包括宽带光源1、解调仪2、悬臂梁3、2*2耦合器4、FC适配器5、数据处理装置6及多个光纤光栅传感器(1-15个)。
宽带光源1的输出端、解调仪2的输入端、2*2耦合器4的输入输出端、悬臂梁3的输入输出端、光纤光栅传感器的输入输出端口均为FC接口。
宽带光源1的输出端直接接到2*2耦合器4的其中一个输入端，2*2耦合器4的其中一个输出端接到解调仪2的输入端。解调仪2通过专用串口线连接至数据处理装置6。2*2耦合器4的另外一个输出端连接至FC适配器5，FC适配器4通过FC型光跳线接到悬臂梁3的输入端，悬臂梁3的输出端通过光跳线接到所述多个光纤光栅传感器，所有光纤光栅传感器串联在一起。
请一并参考图2，所述悬臂梁3包括底座3-1、FC输入接口3-2、左立柱3-3、光纤光栅应变传感器3-4、等强度梁3-5、测微丝杆3-6、负载盘3-7、右立柱3-8、FC输出接口3-9。左立柱3-3和右立柱3-8间隔设在底座3-1上，等强度梁3-5的一端与左立柱3-3连接，另一端为自由端，且位于测微丝杆3-6下方，测微丝杆3-6安装在右立柱3-8顶部的端板上，靠近右立柱3-8的等强度梁3-5的一端悬挂负载盘3-7。光纤光栅应变传感器3-4安装在等强度梁3-5上，光纤光栅应变传感器3-4的引线穿过左立柱3-3和右立柱3-8连接到FC输入接口3-2和FC输出接口3-9。
测微丝杆3-6从上往下顶在等强度梁3-5上表面，负载盘3-7则悬挂等强度梁3-5在下表面，通过改变测微丝杆3-6的位移和负载盘3-7上负荷的重量，都可以使等强度梁3-5发生形变，从而使光纤光栅应变传感器3-4产生应变达到测量应变、位移、负荷的目的。
本实用新型的工作原理：宽带光源1发出的光经过2*2耦合器4后输出，再通过FC适配器5耦合至粘贴在等强度梁3-5上的光纤光栅应变传感器3-4或者光纤光栅温度传感器FBG中，然后在光纤光栅应变传感器3-4或者光纤光栅温度传感器FBG反射回2*2耦合器4，最后输入到解调仪2，解调仪2可以将接收到的光谱进行还原显示成光谱图，并自动获得峰值波长的值。当光纤光栅温度传感器FBG探测到的温度发生改变，解调仪2获得的峰值波长的值也会发生改变，也就是温度的变化转换成波长的变换，通过标定即可通过光纤光栅温度传感器测量温度；通过3-6的测微丝杆改变位移推动等强度梁3-5发生形变，粘贴在等强度梁3-5上的光纤光栅应变传感器3-4也跟着产生应变，解调仪2获得的峰值波长的值也会发生改变，也就是位移的变化转换成波长的变换，通过标定即可通过光纤光栅应变传感器测量位移；通过更改挂在等强度梁3-5上的负载盘3-7上载物的负荷重量，也可以使等强度梁3-5发生形变，粘贴在等强度梁3-5上的光纤光栅应变传感器3-4也跟着产生应变，解调仪2获得的峰值波长的值也会发生改变，也就是重量的变化转换成波长的变换，通过标定即可通过光纤光栅应变传感器测量负荷。这样即可将三种物理量(传感温度、微位移和微载荷)的测量与悬臂梁融为一体进行学习和研究，通过数据处理装置6即可显示出解调曲线，并做相关分析，简单方便，直观易懂。
本实用新型将光纤色散解调技术结合悬臂梁的应用，可以方便的利用光纤光栅应变传感器对位移、负荷及应变进行测试，而传统的测量装置对于位移、负荷和应变的测试则对应的需要光纤光栅位移传感器、光纤光栅负荷传感器和光纤光栅应变传感器三种，成本高且实现复杂；本实用新型可以方便的利用光纤光栅传感器进行分布式测量，测量点可达15个，而传统的解调仪一般只能进行单点的测量。
Claims (2)
1.一种光纤光栅传感实验仪，其特征在于：包括宽带光源(1)、解调仪(2)、悬臂梁(3)、2*2耦合器(4)、FC适配器(5)、数据处理装置(6)及多个光纤光栅传感器，宽带光源(1)的输出端与2*2耦合器(4)其中一个输入端连接，2*2耦合器(4)的两个输出端分别接到解调仪(2)的输入端和FC适配器(5)，解调仪(2)与数据处理装置(6)连接；所述悬臂梁(3)包括底座(3-1)、FC输入接口(3-2)、等强度梁(3-5)、FC输出接口(3-9)、间隔设在底座(3-1)上的左立柱(3-3)和右立柱(3-8)，等强度梁(3-5)的一端与左立柱(3-3)连接，另一端为自由端，且位于测微丝杆(3-6)下方，靠近右立柱(3-8)的等强度梁(3-5)的一端悬挂负载盘(3-7)，等强度梁(3-5)上安装有光纤光栅应变传感器(3-4)或光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅应变传感器(3-4)或光纤光栅温度传感器与FC输入接口(3-2)和FC输出接口(3-9)连接，FC适配器(4)通过光跳线接到FC输入接口(3-2)，FC输出接口(3-9)通过光跳线接到所述多个串联连接的光纤光栅传感器。
2.如权利要求1所述的光纤光栅传感实验仪，其特征在于：测微丝杆(3-6)安装在右立柱(3-8)顶部的端板上，测微丝杆(3-6)从上往下顶在等强度梁(3-5)上表面。
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