CN206648689U - 一种并列式多波长多参量同时测量的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种并列式多波长多参量同时测量的系统,属于光纤传感、光电子的检测仪表领域。在实验过程中,通过敏感光纤接收外界参量的变化,可以从光谱仪上光谱的变化来反推敏感光纤周围环境中参量的改变,从而实验参量测量的目的。试验中根据不同的参量测量选择不同种类的敏感光纤作为敏感探头,比如测应力可以用熊猫光纤,比如温度测量可以用光纤布拉格光栅,比如测溶液折射率可以用去掉包层的特殊结构的光子晶体光纤。参量的测量根据特定的敏感光纤的光谱与参量的拟合曲线,与光谱仪上的光谱对比可以直接读出外界参量的值。由于用波分复用器可以实现多路光同时传输,因此可以实现多参量的同时测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种实现多波长多参量同时测量的系统,属于光电子、激光和自动化测量技术领域。
背景技术
1966年,高锟首先提出光纤的概念,到1970年美国康宁公司率先拉制出损耗在20dB的光纤,使得光纤成为家喻户晓并在多领域广泛应用的传输媒介。伴随着光纤通信技术的发展,人们意识到光纤不仅可以作为光波的传播介质,而且光波在光纤中传播时,光波的振幅、相位、偏振态、波长等特征参量会随着温度、压力、磁场、电场、位移、转动等外界因素的作用而直接或间接地发生变化,因而无需任何中间级就能把外界的作用与光纤内的导光性质相联系,可作为一种新的传感元件来探测各种物理量。光纤传感技术是利用外界因素使光在光纤中传播时光强、相位、偏振态和波长等参量的变化,从而对外界因素进行检测和信号传输的技术。随着光纤拉制技术的不断提高,光纤传感被迅速的应用到航天器,生物医学,地球动力学,化学检测,民用工程以及军用监控及警告技术等多个领域。多波长多参量同时测量系统能够使光纤传感器更好的应用到人们的生产生活中。
宽带光源以及高灵敏度的探测器的出现对光纤传感技术起到了极大的推动作用。光纤从最简单的通光到实现光纤通讯、再到光纤传感,光纤的作用朝着多样化,功能化的方向发展。常见的光纤传感有很多。例如,用熊猫光纤做应力传感,用光纤光栅做温度传感,用特殊的光子晶体光纤做液体折射率的测量。多参量多波长测量系统将不同的光纤传感探头结合起来实现多个参量的同时测量。多波长多参量系统就是实现光纤传感多功能化,系统化,自动化的系统。
多参量测量系统,成功的避免了多参量交叉敏感和普通的光纤传感器参量测量单一的问题,而且将光纤传感实现系统化,集成化,自动化。拓宽了传感器的应用范围,可以根据具体的需要,级联相应的传感器。系统化的传感技术,使得传感精度大大提高。级联后的传感器与光谱分析仪和电脑相连。可以实现参量的自动化控制。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决传感器测量参量单一,且避免了多参量交叉敏感以及参量测量不够智能化,自动化的问题。提供了一种在传感检测中实时对多参量进行检测和反馈的系统,实现了对多参量测量实时自动化检测。本系统利用波分复用器(WDM)把传感光路分成多路,并且和计算机相连,实现了多参量同时测量并且可以远距离自动检测和反馈,最终达到自动化远距离监控多参量的目的。本实用新型系统也可以对同一参量实现多路光路同时检测,从而大大提高参量检测的准确度和速度。
为了实现上述目的,本实用新型采取了如下技术方案:
多参量实时自动化检测系统包括第一宽带光源(1)、第二宽带光源(2)、第一WDM(3)、第二WDM(7)、第三WDM(10)、第四WDM(12)、光谱分析仪(4)、计算机(5)、3dB耦合器(6)、第一敏感光纤(8)、第二敏感光纤(9)、第三敏感光纤(11)、第四敏感光纤(13)。
第一宽带光源(1)和第二宽带光源(2)并联设置,第一宽带光源(1)和第二宽带光源(2)均与第一WDM(3)连接,第一宽带光源(1)、第二宽带光源(2)和第一WDM(3)构成波分复用的过程;第一WDM(3)通过3dB耦合器(6)连接第二WDM(7)和第三WDM(10),第二WDM(7)和第三WDM(10)为并列关系,3dB耦合器(6)与第二WDM(7)连接,第一敏感光纤(8)和第二敏感光纤(9)通过并联的方式连接在第二WDM(7)上;第三WDM(10)和第三敏感光纤(11)连接,第三WDM(10)和第四WDM(12)连接,第四WDM(12)和第四敏感光纤(13)连接,第N个WDM连接第N-1个WDM,第N个WDM连接第N个敏感光纤,N取正整数。3dB耦合器(6)将第二WDM(7)和第三WDM(10)中返回来的光谱传入光谱分析仪(4);光谱分析仪(4)与计算机(5)连接;
连接的WDM的个数N以及WDM后所连的敏感光纤的个数N都根据所需探测的参量决定。
根据敏感光纤的种类接入不同的光源。
用户通过光谱分析仪(4)上的光谱观察敏感光纤周围的情况,也能通过计算机(5)上显示出来的外界参量的值对所监控的参量有直观的展示。
光从第一宽带光源(1)和第二宽带光源(2)发射出来,进入第一WDM(3)然后经3dB耦合器(6)传入到下一个第二WDM(7),经过WDM分成两路与分别与所需的第一敏感光纤(8)和第二敏感光纤(9)光通过敏感光纤的一端反射回来,经过WDM合成一路再经3dB耦合器传到光谱分析仪(4),最终将光谱传入计算机(5)构成实时自动化监控的传感器。根据实际情况的需要在3dB耦合器(6)的另一端级联多个WDM在经过WDM的分光作用形成多路,连接多个敏感光纤,实现多参量同时测量。
第一宽带光源(1)和第二宽带光源(2)并联设置,能够根据实际需要选用相同中心波长的宽带光源,来提高传输光信号的强度。或者选取中心波长不同的宽带光源以匹配不同敏感光纤所对应的敏感波段。WDM之后连接的敏感光纤之间也为并列关系。敏感光纤的类型以及测量的敏感参量需根据实际情况选取和连接。
本实用新型可以取得如下有益的效果:
本实用新型完成了光纤传感与自动化仪器相结合,可以实时检测和反馈敏感光纤所在的环境参量的变化,并对参量值进行分析,超出设置的安全范围会发出安全警报。同时可以根据实际环境的需求更换敏感光纤,实现对多参量的同时测量。由于敏感光纤探头多样,因此,此系统的测量参量同样灵活多变。此系统旨在提供一种实现多路光同时传输且互不干扰的系统构架,根据实际需要连接不同的敏感光纤探头,在与计算机相连实现对参量实时自动化检测系统。
附图说明
图1多参量实时检测系统原理结构图。
图2为装置系统的示意图。
图中:1、第一宽带光源,2、第二宽带光源,3、第一WDM,7、第二WDM,10、第三WDM,12、第四WDM,4、光谱分析仪,5、计算机,6、3dB耦合器,8、第一敏感光纤,9、第二敏感光纤,11、第三敏感光纤,13、第四敏感光纤。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型作进一步说明:
本多参量实时远距离自动监测系统有两部分构成。一是敏感光纤感应外界环境的变化,另一部分是计算机读取并判断所检测的参量是否在安全范围。
如图1所示,本系统根据需测量的参量的范围及数量选择合适的WDM(3、7、10、12)的个数确定原理图,这是该系统测量的关键。根据实际情况,选择不同的敏感光纤探头(8、9、11、13),来感应所检测的环境相应参考量的变化,此部分是传感探测的很重要的部分。光源(1、2)要与敏感光纤(8、9、11、13)相匹配,如果需要,可以连接多个光源。敏感光纤传回的光波与所测参量的拟合关系输入到计算机(5),然后编译一个程序将输入的光波信息转换成参量数值,如果参量超过设定的安全范围,就会发出警报。从而达到多参量自动化实时测量和监控的目的。最后根据所确定的原理图用光纤连接各个部分。
本多参量测量系统也可以做成小型化多参量测量仪表,供实地随时测量。
Claims (3)
1.一种并列式多波长多参量同时测量的系统,其特征在于:系统包括第一宽带光源(1)、第二宽带光源(2)、第一WDM(3)、第二WDM(7)、第三WDM(10)、第四WDM(12)、光谱分析仪(4)、计算机(5)、3dB耦合器(6)、第一敏感光纤(8)、第二敏感光纤(9)、第三敏感光纤(11)、第四敏感光纤(13);
第一宽带光源(1)和第二宽带光源(2)并联设置,第一宽带光源(1)和第二宽带光源(2)均与第一WDM(3)连接,第一宽带光源(1)、第二宽带光源(2)和第一WDM(3)构成波分复用的过程;第一WDM(3)通过3dB耦合器(6)连接第二WDM(7)和第三WDM(10),第二WDM(7)和第三WDM(10)为并列关系,3dB耦合器(6)与第二WDM(7)连接,第一敏感光纤(8)和第二敏感光纤(9)通过并联的方式连接在第二WDM(7)上;第三WDM(10)和第三敏感光纤(11)连接,第三WDM(10)和第四WDM(12)连接,第四WDM(12)和第四敏感光纤(13)连接,第N个WDM连接第N-1个WDM,第N个WDM连接第N个敏感光纤,N取正整数;3dB耦合器(6)将第二WDM(7)和第三WDM(10)中返回来的光谱传入光谱分析仪(4);光谱分析仪(4)与计算机(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种并列式多波长多参量同时测量的系统,其特征在于:连接的WDM的个数N以及WDM后所连的敏感光纤的个数N都根据所需探测的参量决定。
3.根据权利要求1所述的一种并列式多波长多参量同时测量的系统,其特征在于:根据敏感光纤的种类接入不同的光源。
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CN106918366A (zh) * | 2017-04-16 | 2017-07-04 | 北京工业大学 | 一种并列式多波长多参量同时测量的系统 |
CN108303135A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-07-20 | 成都鼎信致远科技有限公司 | 一种新型传感器 |
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