CN208672199U - 一种利用光频域反射实现分布式应变传感的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用光频域反射实现分布式应变传感的装置，980nm泵浦光源通过光纤与波分复用第一端口相连，波分复用第二端口通过光纤依次与掺铒光纤和第二耦合器第一端口相连，第一耦合器第二端口通过光纤依次与F‑P滤波器、隔离器和波分复用第三端口相连，第一耦合器第三端口通过光纤与第二耦合器第一端口相连，第二耦合器第二端口通过参考臂光纤与法拉第旋镜相连，第二耦合器第三端口与被测臂光纤相连，第二耦合器第四端口通过光纤与光电探测器相连，该光电探测器通过线路与数据采集卡相连。本实用新型结构简单、稳定性好且测量精度高，在应力测量领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型属于分布式应变传感技术领域，具体涉及一种利用光频域反射实现分布式应变传感的装置。
背景技术
应力是物体受到外力作用时内部所产生的一种作用力，其可以通过对应变的测量间接测得。传统的应变测量多为机械化的测量，但这种测量方式容易受到测量长度、电磁干扰等因素的影响，使之在桥梁、航空航天等大型设施的应用上受到了极大的限制。20世纪70年代以来，随着光纤传感技术的发展，由于光纤抗电磁干扰、传输距离远及信息容量大等优点，应变测量的应用领域逐步从传统的机械化测量转变到光学测量。分布式光纤传感技术凭借其长距离、分布式监测、容量大等优点，在应变测量领域中得到了广泛的应用。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是提供了一种结构简单且系统稳定性好的利用光频域反射实现分布式应变传感的装置。
本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种利用光频域反射实现分布式应变传感的装置，其特征在于主要由980nm泵浦光源、波分复用、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器、隔离器、第二耦合器、参考臂光纤、法拉第旋镜、被测臂光纤、光电探测器和数据采集卡构成，其中980nm泵浦光源通过光纤与波分复用第一端口相连，波分复用第二端口通过光纤依次与掺铒光纤和第二耦合器第一端口相连，第一耦合器第二端口通过光纤依次与F-P滤波器、隔离器和波分复用第三端口相连，第一耦合器第三端口通过光纤与第二耦合器第一端口相连，第二耦合器第二端口通过参考臂光纤与法拉第旋镜相连，第二耦合器第三端口与被测臂光纤相连，第二耦合器第四端口通过光纤与光电探测器相连，该光电探测器通过线路与数据采集卡相连。
进一步优选，所述980nm泵浦光源、波分复用、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器与隔离器构成可调谐光纤激光器。
本实用新型采用可调谐激光器光源通过第二耦合器分别接入参考臂光纤和被测臂光纤，当被测臂光纤中的背向瑞利散射光与参考臂光纤返回的参考光回到第二耦合器时所发生的干涉为差频干涉，该差频干涉是由于参考臂光纤与被测臂光纤的光程差不同，因此返回到第二耦合器进行干涉的两路光的光频也不相同，这个差频干涉是拍频干涉，其干涉信号的拍频与被测臂光纤发生背向散射位置的距离成正比，再经过快速傅里叶变换，就可以得到光纤背向瑞利散射信号的信息。
本实用新型结构简单、稳定性好且测量精度高，在应力测量领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的光路连接图。
图中：1-980nm泵浦光源，2-波分复用，3-掺铒光纤，4-第一耦合器，5-F-P滤波器，6-隔离器，7-第二耦合器，8-参考臂光纤，9-法拉第旋镜，10-被测臂光纤，11-光电探测器，12-数据采集卡。
具体实施方式
结合附图详细描述本实用新型的技术方案。如图1所示，一种利用光频域反射实现分布式应变传感的装置，主要由980nm泵浦光源1、波分复用2、掺铒光纤3、第一耦合器4、F-P滤波器5、隔离器6、第二耦合器7、参考臂光纤8、法拉第旋镜9、被测臂光纤10、光电探测器11和数据采集卡12构成，其中980nm泵浦光源1通过光纤与波分复用2第一端口相连，波分复用2第二端口通过光纤依次与掺铒光纤3和第二耦合器4第一端口相连，第一耦合器4第二端口通过光纤依次与F-P滤波器5、隔离器6和波分复用2第三端口相连，第一耦合器4第三端口通过光纤与第二耦合器7第一端口相连，第二耦合器7第二端口通过参考臂光纤8与法拉第旋镜9相连，第二耦合器7第三端口与被测臂光纤10相连，第二耦合器7第四端口通过光纤与光电探测器11相连，该光电探测器11通过线路与数据采集卡12相连，所述980nm泵浦光源1、波分复用2、掺铒光纤3、第一耦合器4、F-P滤波器5与隔离器6构成可调谐光纤激光器。
本实用新型利用光频域反射技术实现分布式应变传感测量，当外界应变作用于被测光纤发生变化时，光纤的背向瑞利散射信号的光谱就会发生漂移，其漂移量的大小与光纤所受的应变成正比，通过采用互相关运算对光谱漂移量进行解调，就可以直接获得应变值。
本实用新型利用光频域反射技术实现分布式应变传感测量，可调谐光纤激光器发出的光经过第二耦合器后分为两路，当被测臂光纤中的背向瑞利散射光与参考臂光纤返回的参考光回到第二耦合器时所发生的干涉为差频干涉，该差频干涉是由于参考臂光纤与被测臂光纤的光程差不同，因此返回到第二耦合器进行干涉的两路光的光频也不相同，这个差频干涉是拍频干涉。该信号被光电探测器探测，被数据采集卡采集后，对信号进行快速傅里叶变换后便可以得到整条被测臂光纤不同位置的光纤信息，实现对外界应变变化的测量。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。
Claims (2)
1.一种利用光频域反射实现分布式应变传感的装置，其特征在于主要由980nm泵浦光源、波分复用、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器、隔离器、第二耦合器、参考臂光纤、法拉第旋镜、被测臂光纤、光电探测器和数据采集卡构成，其中980nm泵浦光源通过光纤与波分复用第一端口相连，波分复用第二端口通过光纤依次与掺铒光纤和第二耦合器第一端口相连，第一耦合器第二端口通过光纤依次与F-P滤波器、隔离器和波分复用第三端口相连，第一耦合器第三端口通过光纤与第二耦合器第一端口相连，第二耦合器第二端口通过参考臂光纤与法拉第旋镜相连，第二耦合器第三端口与被测臂光纤相连，第二耦合器第四端口通过光纤与光电探测器相连，该光电探测器通过线路与数据采集卡相连。
2.根据权利要求1所述的利用光频域反射实现分布式应变传感的装置，其特征在于：所述980nm泵浦光源、波分复用、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器与隔离器构成可调谐光纤激光器。
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| CN110375779A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-25 | 武汉隽龙科技股份有限公司 | 提高ofdr频域采样率的装置和方法 |
| CN111323144A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-23 | 武汉理工大学 | 温度、应变、振动同时测量的分布式光纤传感系统 |
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