RU192705U1 - Multichannel signal analyzer of fiber optic sensors based on fiber Bragg gratings - Google Patents
Multichannel signal analyzer of fiber optic sensors based on fiber Bragg gratings Download PDFInfo
- Publication number
- RU192705U1 RU192705U1 RU2018144668U RU2018144668U RU192705U1 RU 192705 U1 RU192705 U1 RU 192705U1 RU 2018144668 U RU2018144668 U RU 2018144668U RU 2018144668 U RU2018144668 U RU 2018144668U RU 192705 U1 RU192705 U1 RU 192705U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- fbg
- source
- input
- fiber
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
- G01D5/35329—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using interferometer with two arms in transmission, e.g. Mach-Zender interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения спектральных характеристик и показаний с волоконно-оптических датчиков, в частности в тепловой и ядерной энергетике, в химической и нефтегазовой, а также в критических узлах других отраслей промышленности.Техническим результатом настоящего технического решения является повышение точности определения относительного смещения спектра отражения брэгговской решетки, возможность определения абсолютной длины волны отражения ВБР, а также нечувствительность к спектральным потерям в линии и приемной части.Разработан анализатор сигналов, включающий перестраиваемый (на 80 нм) источник оптического излучения, средства передачи света, датчик на основе 8 линий волоконных брегговских решеток (ВБР), интерферометр и процессор. Брэгговские длины волн ВБР каждой линии различаются на постоянную величину, т.е. λ-λ=const. Средства передачи света обеспечивают направление света от источника излучения к ВБР-датчикам, а отраженное от ВБР-датчиков излучение на интерферометр, подключенный через фотоприемники к процессору, который управляет процессами перестройки источника переключением оптических переключателей в составе средств передачи света и детектора и обрабатывает сигналы с фотоприемников, сопоставляя их с калибровочными данными, выдает значение текущей длины волны отражения каждого из ВБР-датчиков в линии (линиях).Интегрально-оптическое исполнение элементов: источника, средств передачи света: ответвителя, делителя, спектрально-селективного ответвителя, коммутатора и интерферометра Маха-Цандера позволяет получить малогабаритный прибор с высокой вибростойкостью и температурной стабильностью.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used to measure spectral characteristics and readings from fiber-optic sensors, in particular in thermal and nuclear energy, in the chemical and oil and gas, as well as in critical nodes of other industries. The technical result of this technical solution is to increase the accuracy of determining the relative shift of the reflection spectrum of the Bragg grating, the ability to determine the absolute reflection wavelength of the FBG, and also not Sensitivity to spectral losses in the line and receiving chasti.Razrabotan signal analyzer comprising a tunable (80 nm), a source of optical radiation, the light transmitting means, the sensor is based on 8 lines of fiber Bragg gratings (FBG), an interferometer and a processor. The Bragg wavelengths of the FBG of each line differ by a constant value, i.e. λ-λ = const. The light transmission means provide the direction of light from the radiation source to the FBG sensors, and the radiation reflected from the FBG sensors to the interferometer connected through photodetectors to the processor, which controls the process of source tuning by switching the optical switches as part of the light transmission means and the detector and processes the signals from the photodetectors comparing them with the calibration data, it gives the value of the current reflection wavelength of each of the FBG sensors in the line (s). elements: source, light transmission means: coupler, divider, spectrally selective coupler, switch and Mach-Zander interferometer allows you to get a small-sized device with high vibration resistance and temperature stability.
Description
Область техникиTechnical field
Полезная модель относится к области измерительной техники, и может быть использована для измерения спектральных характеристик и показаний с волоконно-оптических датчиков, в частности в тепловой и ядерной энергетике, в химической и нефтегазовой, а также в критических узлах других отраслей промышленности.The utility model relates to the field of measurement technology, and can be used to measure spectral characteristics and readings from fiber-optic sensors, in particular in thermal and nuclear energy, in the chemical and oil and gas, as well as in critical nodes of other industries.
Уровень техникиState of the art
Для измерения длины волны отраженного или проходящего оптического сигнала через волоконно-оптические датчики (ВОД), например, на основе волоконных брэгговских решеток, применяются специальные устройства - анализаторы сигналов волоконно-оптических датчиков (АСВОД или interrogator в англоязычной литературе) [1]. (Fiber optic sensors: an introduction for engineers and scientists / edited by Eric Udd, William B. Spillman, Jr. - - 2nd ed. P. cm. ISBN 978-0-470-12684-4 (hardback); Существующие анализаторы сигналов, несмотря на их высокое техническое совершенство, имеют ряд существенных недостатков: большое энергопотребление, низкие частоты сканирования (до 1 кГц) массива датчиков, большие габариты (типовые размеры: 15×13×30 см3) и массу (от 2 до 5 кг), чувствительность к вибрации и другим типам воздействующих факторов Эти факторы ограничивают применение систем мониторинга на основе АСВОД и волоконно-оптических систем.To measure the wavelength of a reflected or transmitted optical signal through fiber-optic sensors (VOD), for example, based on fiber Bragg gratings, special devices are used - signal analyzers of fiber-optic sensors (ASVOD or interrogator in the English literature) [1]. (Fiber optic sensors: an introduction for engineers and scientists / edited by Eric Udd, William B. Spillman, Jr. - - 2 nd ed. P. cm. ISBN 978-0-470-12684-4 (hardback); Existing analyzers signals, despite their high technical perfection, have a number of significant drawbacks: high power consumption, low scanning frequencies (up to 1 kHz) of the sensor array, large dimensions (typical sizes: 15 × 13 × 30 cm 3 ) and weight (from 2 to 5 kg ), sensitivity to vibration and other types of influencing factors. These factors limit the use of monitoring systems based on the automatic transmission and control system and fiber-optic systems.
Известно техническое решение «Оптическая установка классифицирующая для анализа оптических сигналов и оптических сенсорных систем» [заявка ЕР2629753, опубл. 31.07.2013], в устройстве которого используется блок демодуляции, включающий фильтрующее устройство для передачи каждого отдельного из выходных сигналов в уникальный сигнальный канал путем передачи в каждый сигнальный канал выходного сигнала модулированного соответствующим модулирующим сигналом, привязанный к указанному сигнальному каналу.Known technical solution "Optical installation classifying for the analysis of optical signals and optical sensor systems" [application EP2629753, publ. 07/31/2013], in the device of which a demodulation unit is used, which includes a filtering device for transmitting each individual output signal to a unique signal channel by transmitting to each signal channel an output signal modulated by a corresponding modulating signal, coupled to the specified signal channel.
Недостатком данного решения является ограниченность числа входных сигналов и зависимость результатов от спектральных потерь в оптическом канале.The disadvantage of this solution is the limited number of input signals and the dependence of the results on spectral losses in the optical channel.
В техническом решении «Метод опроса датчиков на основе волоконных брэгговских решеток» [патент US 7512291, опубл. 06.12.2007 US 7512291 В2, 31.03.2009], в устройстве которого предлагается использовать интегрально оптический микрочип и устройство преобразования сигнала, микрочип представляет собой блок демодуляции на основе спектрально селективного делителя с разрешением 5 пм.In the technical solution "Method of polling sensors based on fiber Bragg gratings" [patent US 7512291, publ. December 6, 2007 US 7512291 B2, March 31, 2009], in the device of which it is proposed to use an integrated optical microchip and a signal conversion device, the microchip is a demodulation unit based on a spectrally selective divider with a resolution of 5 pm.
Недостатком данного метода является зависимость ошибки измерения от спектральных потерь в передающем канале и ограниченность количества датчиков в канале количеством фильтров.The disadvantage of this method is the dependence of the measurement error on the spectral loss in the transmitting channel and the limited number of sensors in the channel by the number of filters.
В изобретении «Калиброванный сканирующий лазер и система анализа сигналов для тестирования систем со спектральным разделением каналов» [патент US 6449047, опубл. 10.09.2002], которое включает сканирующий лазер с перестраиваемым фильтром, управляемым пьезоактюатором, реперный фильтр и систему детектирования, представляет собой оптоволоконную схему, а также имеет в своем составе механические элементы (пьезоакюатор), что не позволяет использовать прибор в условиях повышенных механических колебаний и резких температурных перепадов.In the invention "Calibrated scanning laser and signal analysis system for testing systems with spectral separation of channels" [patent US 6449047, publ. September 10, 2002], which includes a scanning laser with a tunable filter controlled by a piezoelectric actuator, a reference filter and a detection system, is a fiber optic circuit and also includes mechanical elements (piezo acuator), which does not allow the device to be used in conditions of increased mechanical vibrations and sharp temperature changes.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели, является техническое решение «Система опроса волоконно-оптических датчиков» [патент US 9310273, заявка US 20140211202 опубл. 31.07.2014], которая представляет собой систему для мониторинга множества волоконных брэгговских решеток в оптическом волокне, причем каждая волоконная брэгговская решетка чувствительна к другой длине волны света, система при этом включает: широкополосный источник для освещения оптического волокна; по крайней мере один оптический интерферометр; средства передачи света для передачи на вход интерферометра света отраженного от волоконных брэгговских решеток; и процессор для обработки выходящего из интерферометра сигнала для определения длины волны отраженного света, где средства передачи света включают спектрально селективный ответвитель используемый для разделения света полученного из оптического волокна на множество длин волн, каждая из которых связана с одной из брэгговских решеток и/или временной разделитель, используемый для разделения света полученного из оптического волокна на разделенные по времени последовательности.The closest in technical essence to the claimed utility model is the technical solution "Interrogation system for fiber-optic sensors" [patent US 9310273, application US 20140211202 publ. 07/31/2014], which is a system for monitoring a plurality of fiber Bragg gratings in an optical fiber, each fiber Bragg grating being sensitive to a different wavelength of light, the system including: a broadband source for illuminating the optical fiber; at least one optical interferometer; light transmission means for transmitting light reflected from fiber Bragg gratings to the input of the interferometer; and a processor for processing the signal emitted from the interferometer to determine the wavelength of the reflected light, where the light transmission means include a spectrally selective coupler used to separate the light received from the optical fiber into multiple wavelengths, each of which is associated with one of the Bragg gratings and / or time separator used to separate the light obtained from the optical fiber into time-divided sequences.
Оптическое излучение от источника излучения попадает на волоконную брэгговскую решетку, от которой отражается и попадает на массив изогнутых волноводов, после чего, проходя разный оптический путь, на выходе сигнал с разными длинами волн приходит в разные моменты времени. Далее сигнал попадает на массив фотодетекторов и в электронную часть, где вычисляется длина волны.Optical radiation from the radiation source enters the fiber Bragg grating, from which it is reflected and enters an array of curved waveguides, after which, passing a different optical path, the output signal with different wavelengths arrives at different times. Then the signal enters the array of photodetectors and into the electronic part, where the wavelength is calculated.
Основным недостатком такого метода является зависимость выходного сигнала от спектральных потерь в каждом канале, что влияет на интенсивность выходного сигнала, которая может привести к искажению выходного спектра, далее сигнал с каждого разделяется между каналами, отвечающими за точное определение отраженной длины волны. Кроме того, минимальная ширина линии сканирования ограничивается 1 МГц. в диапазоне волн 1.3-1.6 нмThe main disadvantage of this method is the dependence of the output signal on the spectral loss in each channel, which affects the intensity of the output signal, which can lead to distortion of the output spectrum, then the signal from each is divided between the channels responsible for the exact determination of the reflected wavelength. In addition, the minimum scan line width is limited to 1 MHz. in the wavelength range 1.3-1.6 nm
К недостаткам данной оптической системы можно отнести использование только широкополосного источника излучения, с последующим измерением интенсивности на каждом фотоприемнике, что влечет за собой сглаживание спектра отражения волоконной брэгговской решетки и как следствие возможной ошибки измерения физической величины.The disadvantages of this optical system include the use of only a broadband radiation source, with subsequent measurement of the intensity at each photodetector, which entails smoothing the reflection spectrum of the fiber Bragg grating and, as a consequence, a possible measurement error of the physical quantity.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
Задача, решаемая полезной моделью, создание многоканального анализатора сигналов волоконно-оптических датчиков, позволяющего снизить энергопотребление, имеющего малые габариты и массу, обеспечивающего высокие частоты сканирования, устойчивого к вибрации и другим факторам воздействия.The problem solved by the utility model is the creation of a multi-channel analyzer of signals from fiber-optic sensors, which allows to reduce power consumption, having small dimensions and weight, providing high scanning frequencies, resistant to vibration and other factors.
Техническим результатом настоящего технического решения является повышение точности определения спектра отражения брэгговской решетки.The technical result of this technical solution is to increase the accuracy of determining the reflection spectrum of the Bragg grating.
Поставленная задача решена созданием многоканального анализатора сигналов волоконно-оптических датчиков на основе волоконных брэгговских решеток, включающего источник оптического излучения, оптический интерферометр, средства передачи света, датчики на основе волоконных брэгговских решеток и процессор, при этом в качестве источника оптического излучения использован перестраиваемый источник узкополосного оптического излучения, подключенный к входному порту оптического циркулятора, который имеет три порта - входной, общий и выходной - и предназначен для направления света от источника излучения из входного порта в общий - к входу оптического переключателя, имеющего 8 выходов к линиям датчиков ВБР, при этом брэгговские длины волн ВБР одной линии лежат в диапазоне длин волн оптического излучения, генерируемого источником, и различаются на постоянную величину, т.е. λn-λn-1=const, к выходному порту циркулятора подключен спектрально-селективный ответвитель, имеющий один вход и восемь выходов, используемый для разделения света, полученного из оптического волокна, на восемь спектрально раздельных каналов, каждый из которых связан с одной из брэгговских решеток в линии ВБР, при этом каждый выход спектрально-селективного ответвителя соединен с входом коммутатора для направления света, полученного из одного из выходных каналов спектрально-селективного ответвителя, на выход, подключенный к входу интерферометра Маха-Цандера, имеющего один вход, два разбалансированных плеча, одно плечо интерферометра управляется внешним сигналом и три выхода, к которым подключены фотоприемники, сигнал от которых поступает в процессор, который управляет процессами перестройки оптического источника, переключением оптического переключателя и коммутатора и обрабатывает сигналы с фотоприемников, сопоставляя их с калибровочными данными, выдает значение текущей длины волны отражения каждого из ВБР-датчиков в линии (линиях)The problem was solved by creating a multichannel signal analyzer of fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings, including an optical radiation source, an optical interferometer, light transmitters, sensors based on fiber Bragg gratings and a processor, while a tunable narrow-band optical source was used as an optical radiation source radiation connected to the input port of the optical circulator, which has three ports - input, common and output d - and is intended to direct light from the radiation source from the input port to the general one - to the input of the optical switch, which has 8 outputs to the FBG sensor lines, while the Bragg wavelengths of the FBG of one line lie in the wavelength range of the optical radiation generated by the source, and differ by a constant value, i.e. λ n -λ n-1 = const, a spectrally selective coupler is connected to the output port of the circulator, having one input and eight outputs, used to separate the light obtained from the optical fiber into eight spectrally separate channels, each of which is connected to one of Bragg gratings in the FBG line, with each output of the spectrally selective coupler connected to the input of the switch for directing light received from one of the output channels of the spectrally selective coupler to the output connected to the input of the interfero a Mach-Zander meter having one input, two unbalanced arms, one arm of the interferometer is controlled by an external signal and three outputs are connected to photodetectors, the signal from which goes to a processor that controls the processes of tuning the optical source, switching the optical switch and switch and processes the signals from photodetectors, comparing them with calibration data, gives the value of the current reflection wavelength of each of the FBG sensors in the line (s)
В качестве перестраиваемого источника узкополосного оптического излучения может быть использован массив перестраиваемых источников излучения Конструкция устройства поясняется Фиг. 1, на котором:An array of tunable radiation sources can be used as a tunable source of narrow-band optical radiation. The device design is illustrated in FIG. 1, on which:
1 - источник излучения,1 - radiation source,
2 - циркулятор,2 - circulator
3 - оптический переключатель,3 - optical switch,
4 - линии датчиков на основе волоконных брэгговских решеток (ВБР),4 - sensor lines based on fiber Bragg gratings (FBG),
5 - спектрально-селективный ответвитель,5 - spectrally selective coupler,
6 - коммутатор,6 - switch
7 - интерферометр Маха-Цандера,7 - Mach-Zander interferometer,
8 - процессор.8 - processor.
Работа устройства:Device operation:
Источник перестраиваемого узкополосного излучения 1, управляемый процессором 8, генерирует свет с переменной во времени длиной волны, причем длина волны изменяется линейно во времени и циклично по достижении края диапазона перестройки, т.е. перестройка начинается заново с начала диапазона. Излучение проходит через циркулятор 2, который направляет свет из входного порта в общий, и попадает на вход оптического переключателя 3. Оптический переключатель имеет 8 выходов и способен оптически связывать любой из выходов со входом под действием управляющего сигнала процессора 8. К каждому из выходов оптического переключателя подключена линия из 8 датчиков на основе волоконных брэгговских решеток (ВБР) 4. ВБР подобраны таким образом, что спектр отражения каждой из них лежит в пределах диапазона перестройки источника, а центральные длины волн соседних ВБР отличаются на постоянную величину, т.е. λn-λn-1=const. Таким образом, за один цикл перестройки источника излучение перекрывает все ВБР в линии, а по окончании цикла процессор 8 подает команду на переключения линии оптическому переключателю 3. Оптический переключатель и процессор способны переключать опрашиваемые линии датчиков ВБР не только последовательно, но и в необходимом для конкретных задач порядке, в том числе, возможно опрашивать одну линию датчиков ВБР несколько циклов подряд.The tunable
Отраженный от датчика ВБР свет проходит обратно по оптическому переключателю 3 и попадает на циркулятор 2, который направляет свет с общего порта в выходной - к спектрально-селективному ответвителю 5. Спектрально-селективный ответвитель 5 представляет собой упорядоченный массив волноводов и имеет один вход и 8 выходов (по числу датчиков ВБР в линии). За счет интерференции в массиве волноводов спектрально-селективного ответвителя поступающее на вход излучение разделяется в соответствии с длиной волны, то есть в каждых выход попадает излучение из узкого поддиапазона. Спектрально-селективный ответвитель и датчики ВБР подобраны так, что в каждый спектральный поддиапазон выходов спектрально-селективного ответвителя попадает отраженное излучение только одного датчика ВБР из каждой линии.The light reflected from the FBG sensor passes back through the
Каждый выход спектрально-селективного ответвителя соединен с одним из восьми входов коммутатора 6, который под действием управляющего сигнала процессора оптически связывает необходимый вход с интерферометром Маха-Цандера 7, подключенным к выходу коммутатора. Управление процессора коммутатором синхронизовано с управлением источником излучения таким образом, что, когда длина волны излучения источника достигает края поддиапазона текущего подключенного выхода спектрально-селективного ответвителя, процессор подает команду коммутатору на включение следующего входа. Так оптический сигнал от каждого датчика ВБР передается на интерферометр Маха-Цандера 7.Each output of the spectrally selective coupler is connected to one of the eight inputs of the
Интерферометр Маха-Цандера 7 с двумя разбалансированными плечами имеет три выхода, разница фаз между которыми составляет 2 π/3. За счет интерференции соотношение между тремя выходами амплитуд пропускания узкополосного излучения будет уникальным для каждой длины волны излучения в области свободной дисперсии интерферометра. В одном из плеч интерферометра можно изменять набег фазы оптического излучения с помощью управляющего сигнала с процессора для подстройки интерференционной характеристики в соответствии с поддиапазоном выхода спектрально-селективного ответвителя, подключенного в каждый момент. Выходы интерферометра Маха-Цандера соединены с процессором, который вычисляет соотношение амплитуд сигналов и сравнивает их с калибровочными данными для соответствующего поддиапазона.The Mach-Zander 7 interferometer with two unbalanced arms has three outputs, the phase difference between which is 2 π / 3. Due to interference, the ratio between the three outputs of the transmission amplitudes of narrow-band radiation will be unique for each radiation wavelength in the region of free dispersion of the interferometer. In one of the arms of the interferometer, the phase shift of the optical radiation can be changed using a control signal from the processor to adjust the interference characteristic in accordance with the output sub-range of the spectrally selective coupler connected at each moment. The outputs of the Mach-Zander interferometer are connected to a processor that calculates the ratio of the amplitudes of the signals and compares them with the calibration data for the corresponding subband.
Таким образом, по отношению амплитуд сигналов на выходах интерферометра Маха-Цандера определяется длина волны излучения, отраженного от датчика ВБР в процессе перестройки источника в пределах спектральной полосы отражения ВБР.Thus, from the ratio of the amplitudes of the signals at the outputs of the Mach-Zander interferometer, the wavelength of radiation reflected from the FBG sensor in the process of tuning the source within the spectral reflection band of the FBG is determined.
В целом, устройство позволяет анализировать сигналы датчиков ВБР, объединенных в 8 линий по 8 датчиков в каждой. Использование перестраиваемого источника позволяет добиться высокой точности определения центральной длины волны отражения датчика ВБР, а интегрально-оптическое исполнение самого источника, оптического переключателя, спектрально-селективного ответвителя, коммутатора и интерферометра Маха-Цандера позволяет получить малогабаритный прибор с высокой вибростойкостью и температурной стабильностью.In general, the device allows you to analyze the signals of FBG sensors, combined in 8 lines of 8 sensors each. Using a tunable source allows one to achieve high accuracy in determining the central reflection wavelength of the FBG sensor, and the integrated optical design of the source itself, optical switch, spectrally selective coupler, switch and Mach-Zander interferometer makes it possible to obtain a small-sized device with high vibration resistance and temperature stability.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018144668U RU192705U1 (en) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | Multichannel signal analyzer of fiber optic sensors based on fiber Bragg gratings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018144668U RU192705U1 (en) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | Multichannel signal analyzer of fiber optic sensors based on fiber Bragg gratings |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU192705U1 true RU192705U1 (en) | 2019-09-26 |
Family
ID=68064161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018144668U RU192705U1 (en) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | Multichannel signal analyzer of fiber optic sensors based on fiber Bragg gratings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU192705U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783171C1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-11-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method and apparatus for polling sensor elements of fibre bragg gratings through the end of the fibre using an annular speckle pattern |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7499151B2 (en) * | 2006-06-05 | 2009-03-03 | University Of Ottawa | Distributed Brillouin sensor system based on DFB lasers using offset locking |
| RU171551U1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-06-06 | Владимир Александрович Соловьев | DISTRIBUTED FIBER OPTICAL MEASURING SYSTEM WITH BRAGG SENSORS |
| RU2624837C1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-07-07 | Автономное учреждение "Технопарк-Мордовия" | Fiber-optic interferometric device for detecting phase signals |
| RU182543U1 (en) * | 2018-04-20 | 2018-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "АДМ Фотоникс" (ООО "АДМ Фотоникс") | Fiber Bragg Grating Reflection Spectrum Measurement Device |
-
2018
- 2018-12-17 RU RU2018144668U patent/RU192705U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7499151B2 (en) * | 2006-06-05 | 2009-03-03 | University Of Ottawa | Distributed Brillouin sensor system based on DFB lasers using offset locking |
| RU2624837C1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-07-07 | Автономное учреждение "Технопарк-Мордовия" | Fiber-optic interferometric device for detecting phase signals |
| RU171551U1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-06-06 | Владимир Александрович Соловьев | DISTRIBUTED FIBER OPTICAL MEASURING SYSTEM WITH BRAGG SENSORS |
| RU182543U1 (en) * | 2018-04-20 | 2018-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "АДМ Фотоникс" (ООО "АДМ Фотоникс") | Fiber Bragg Grating Reflection Spectrum Measurement Device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783171C1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-11-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method and apparatus for polling sensor elements of fibre bragg gratings through the end of the fibre using an annular speckle pattern |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7157693B2 (en) | Optical wavelength interrogator | |
| US6310703B1 (en) | Method and apparatus for optical performance monitoring in wavelength division multiplexed fiber optical systems | |
| US10731969B2 (en) | In-line fiber sensing, noise cancellation and strain detection | |
| DK3144633T3 (en) | FIBER-BRAGG-GRID INTERROGATOR DEVICE AND PROCEDURE | |
| CA2763389A1 (en) | Optical sensor and method of use | |
| WO1998053277A1 (en) | Distributed sensing system | |
| CN103278185B (en) | Cavity ring-down fiber grating sensing demodulating device based on calibrated fiber grating | |
| RU102256U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS | |
| CA2403847C (en) | Method and apparatus for estimating chromatic dispersion in fibre bragg gratings | |
| RU191082U1 (en) | Self-calibrating fiber signal analyzer based on fiber Bragg gratings | |
| EP3569987B1 (en) | Optical sensor system | |
| RU2608394C1 (en) | Device for measuring parameters of physical fields | |
| KR20020000759A (en) | Fibre bragg grating sensors for measuring a physical magnitude | |
| RU2512616C2 (en) | Method of measuring parameters of physical fields and device for realising said method | |
| RU192705U1 (en) | Multichannel signal analyzer of fiber optic sensors based on fiber Bragg gratings | |
| RU161644U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS | |
| RU92180U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PHYSICAL FIELD PARAMETERS | |
| US20180088002A1 (en) | Measurement system and method to interrogate birefringent optical sensors with a frequency swept source based interrogator | |
| KR101297286B1 (en) | Device for measuring temperature using optical fiber | |
| RU2623710C1 (en) | Method of determining the symmetrical optical structure (versions) central frequency and device for its implementation | |
| RU2495380C2 (en) | Measuring method of parameters of physical fields | |
| RU2520963C2 (en) | Optic fibre measuring system (versions) | |
| AU2015201357B2 (en) | Optical sensor and method of use | |
| RU2667344C1 (en) | Fiber optical thermometer | |
| RU179264U1 (en) | FIBER OPTICAL THERMOMETER |