CN207263347U - 基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，包括LED光源、3dB光纤耦合器、单模光纤珐铂压力传感器、单模光纤珐铂温度传感器、解调模块、信号处理模块；所述第二3dB光纤耦合器的另一侧连接单模光纤珐铂压力传感器，所述第三3dB光纤耦合器的另一侧连接单模光纤珐铂温度传感器；所述第二3dB光纤耦合器和第三3dB光纤耦合器连接第一3dB光纤耦合器的一侧都分别连接解调模块；所述解调模块连接信号处理模块。本实用新型使用单模光纤珐铂压力传感器和单模光纤珐铂温度传感器两个传感器，并且两只传感器都会在解调系统中完成解调，利用两只传感器可以达到降低温度变化对压力传感器的影响，使压力传感系统解调结果更加精确。
Description
技术领域
本实用新型属于压力解调技术领域，尤其是涉及一种基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统。
背景技术
低相干干涉技术用作位移解调方式主要有时间扫描式和空间扫描式。对应的传感器普遍为法布里-珀罗传感器，但在现有的技术中法-珀传感器的温度-压力交叉敏感问题使得压力传感器的使用条件必须为同一温度下，在不同温度下的压力传感会出现精度降低，误差过大的问题，这就使压力传感的使用条件受到限制。同时，偏振分光功能的实现广泛使用的是方解石、冰洲石格兰泰勒偏振分光棱镜，这种偏振分光棱镜均为正方体，难以避免自身长度孔径比较大的问题，造成通过偏振分光棱镜之后寻常光和非寻常光重叠空间较小，对低相干干涉的解调影响较大，为了克服这一问题，我们提出一种新型的低相干干涉解调系统。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，以解决现有的温度压力交叉敏感以及偏振分光棱镜自身长度孔径比较大的情况。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，包括LED光源、3dB光纤耦合器、单模光纤珐铂压力传感器、单模光纤珐铂温度传感器、解调模块、信号处理模块；
所述3dB光纤耦合器为三个，包括第一3dB光纤耦合器、第二3dB光纤耦合器、第三3dB光纤耦合器；
所述LED光源连接第一3dB光纤耦合器的一侧，所述第一3dB光纤耦合器的另一侧分别连接第二3dB光纤耦合器的一侧和第三3dB光纤耦合器的一侧；所述第二3dB光纤耦合器的另一侧连接单模光纤珐铂压力传感器，所述第三3dB光纤耦合器的另一侧连接单模光纤珐铂温度传感器；
所述第二3dB光纤耦合器和第三3dB光纤耦合器连接第一3dB光纤耦合器的一侧都分别连接解调模块；所述解调模块连接信号处理模块。
进一步的，所述解调模块包括光信号先后经过的起偏器、扩束透镜、准直透镜、双折射光楔、检偏棱镜、线阵CCD，所述起偏器与检偏棱镜偏振方向互相垂直，所述起偏器与双折射光楔的光轴方向成45度角，所述线阵CCD连接信号处理模块。
进一步的，检偏棱镜采用金红石晶体检偏棱镜。
进一步的，所述检偏棱镜之间采用低折射率胶合剂固定。
进一步的，所述检偏棱镜的光信号输入侧安装增透膜。
相对于现有技术，本实用新型所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统具有以下优势：
(1)本实用新型所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统使用单模光纤珐铂压力传感器和单模光纤珐铂温度传感器两个传感器，并且两只传感器都会在解调系统中完成解调，利用两只传感器可以达到降低温度变化对压力传感器的影响，使压力传感系统解调结果更加精确。
(2)本实用新型所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统采用金红石晶体检偏棱镜和低折射率胶合剂，减小了检偏棱镜的长度孔径比，根据光学系统所需孔径D进行计算，长度可以达到0.4D，缩小了体积，增大通过偏振分光棱镜之后寻常光和非寻常光的重叠空间，更利于低相干干涉的解调。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统原理示意图。
附图标记说明：
1-LED光源；2-第一3dB光纤耦合器；3-第二3dB光纤耦合器；4-第三3dB光纤耦合器；5-单模光纤珐铂压力传感器；6-单模光纤珐铂温度传感器；7-起偏器；8-扩束透镜；9-准直透镜；10-双折射光楔；11-检偏棱镜；12-线阵CCD；13-检偏棱镜；14-信号处理模块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示，基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，包括LED光源1、3dB光纤耦合器、单模光纤珐铂压力传感器5、单模光纤珐铂温度传感器6、解调模块13、信号处理模块14；
所述3dB光纤耦合器为三个，包括第一3dB光纤耦合器2、第二3dB光纤耦合器3、第三3dB光纤耦合器4；
所述LED光源1连接第一3dB光纤耦合器2的一侧，所述第一3dB光纤耦合器2的另一侧分别连接第二3dB光纤耦合器3的一侧和第三3dB光纤耦合器4的一侧；所述第二3dB光纤耦合器3的另一侧连接单模光纤珐铂压力传感器5，所述第三3dB光纤耦合器4的另一侧连接单模光纤珐铂温度传感器6；使用单模光纤珐铂压力传感器5和单模光纤珐铂温度传感器6两个传感器，并且两只传感器都会在解调系统中完成解调，利用两只传感器可以达到降低温度变化对压力传感器的影响，使压力传感系统解调结果更加精确。
所述第二3dB光纤耦合器3和第三3dB光纤耦合器4连接第一3dB光纤耦合器2的一侧都分别连接解调模块13；所述解调模块13连接信号处理模块。
解调模块13包括光信号先后经过的起偏器7、扩束透镜8、准直透镜(9)、双折射光楔10、检偏棱镜11、线阵CCD12，所述起偏器7与检偏棱镜11偏振方向互相垂直，所述起偏器7与双折射光楔10的光轴方向成45度角，所述线阵CCD12连接信号处理模块14。
检偏棱镜11采用金红石晶体检偏棱镜11。所述检偏棱镜11之间采用低折射率胶合剂固定。所述检偏棱镜11的光信号输入侧安装增透膜。采用金红石晶体检偏棱镜和低折射率胶合剂，减小了检偏棱镜11的长度孔径比，根据光学系统所需孔径D进行计算，长度可以达到0.4D，缩小了体积，增大通过偏振分光棱镜之后寻常光和非寻常光的重叠空间，更利于低相干干涉的解调。
工作原理：
如图1所示，搭建本实用新型所述单模光纤珐珀压力解调系统。当外界压力发生变化时，单模光纤珐铂压力传感器5硅片形变量与压力改变量呈线性关系。而硅片形变量与F-P腔腔长也呈线性关系，故可以通过对光信号进行解调确定某时刻的F-P腔腔长，进而得出外界的压力值。同样，单模光纤珐铂温度传感器6也有相应的腔长改变，通过解调系统将温度对压力传感器的影响消除，使解调结果更加精确。
LED光源1通过一分二第一3dB光纤耦合器2分为两束光强相等的光，不改变光谱范围，分开后的两束光分别再通过第二3dB光纤耦合器3和第三3dB光纤耦合器4进入模光纤珐铂压力传感器5和单模光纤珐铂温度传感器6，从传感器反射回来的光再通过光纤耦合器进入解调模块13。解调模块13采用偏振式低相干干涉解调方法，先经过起偏器7产生线偏振光，然后通过双折射晶体光楔匹配传感器中产生的光程差，然后通过检偏棱镜11产生干涉信号经过线阵CCD12接收。其中的检偏棱镜11是一种长度孔径比较小的偏振棱镜，非偏振光垂直入射该偏振棱镜将产生线偏振光。线阵CCD 12输出的电信号再经信号处理模块13处理，排除温度因素影响，解调出此时的压力值。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，其特征在于：包括LED光源(1)、3dB光纤耦合器、单模光纤珐铂压力传感器(5)、单模光纤珐铂温度传感器(6)、解调模块(13)、信号处理模块(14)；
所述3dB光纤耦合器为三个，包括第一3dB光纤耦合器(2)、第二3dB光纤耦合器(3)、第三3dB光纤耦合器(4)；
所述LED光源(1)连接第一3dB光纤耦合器(2)的一侧，所述第一3dB光纤耦合器(2)的另一侧分别连接第二3dB光纤耦合器(3)的一侧和第三3dB光纤耦合器(4)的一侧；所述第二3dB光纤耦合器(3)的另一侧连接单模光纤珐铂压力传感器(5)，所述第三3dB光纤耦合器(4)的另一侧连接单模光纤珐铂温度传感器(6)；
所述第二3dB光纤耦合器(3)和第三3dB光纤耦合器(4)连接第一3dB光纤耦合器(2)的一侧都分别连接解调模块(13)；所述解调模块(13)连接信号处理模块。
2.根据权利要求1所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，其特征在于：所述解调模块(13)包括光信号先后经过的起偏器(7)、扩束透镜(8)、准直透镜(9)、双折射光楔(10)、检偏棱镜(11)、线阵CCD(12)，所述起偏器(7)与检偏棱镜(11)偏振方向互相垂直，所述起偏器(7)与双折射光楔(10)的光轴方向成45度角，所述线阵CCD(12)连接信号处理模块(14)。
3.根据权利要求2所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，其特征在于：检偏棱镜(11)采用金红石晶体检偏棱镜(11)。
4.根据权利要求2所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，其特征在于：所述检偏棱镜(11)之间采用低折射率胶合剂固定。
5.根据权利要求2所述的基于低相干干涉原理的单模光纤珐珀压力解调系统，其特征在于：所述检偏棱镜(11)的光信号输入侧安装增透膜。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109186821A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-11 | 孝感锐创机械科技有限公司 | 一种非接触式微振动及压力测量装置 |
| CN112050977A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-12-08 | 西安工业大学 | 双波长调频连续波激光干涉压力测量传感器及测量方法 |
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- 2017-07-27 CN CN201720929058.3U patent/CN207263347U/zh active Active
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