RU2213328C2 - Система датчиков поперечной деформации на основе волоконно-оптических решеток - Google Patents

Система датчиков поперечной деформации на основе волоконно-оптических решеток Download PDF

Info

Publication number
RU2213328C2
RU2213328C2 RU99107275/28A RU99107275A RU2213328C2 RU 2213328 C2 RU2213328 C2 RU 2213328C2 RU 99107275/28 A RU99107275/28 A RU 99107275/28A RU 99107275 A RU99107275 A RU 99107275A RU 2213328 C2 RU2213328 C2 RU 2213328C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diffraction grating
optical fiber
optical
light beam
fiber
Prior art date
Application number
RU99107275/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99107275A (ru
Inventor
Эрик УДД (US)
Эрик УДД
Original Assignee
Блю Роуд Рисерч, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Блю Роуд Рисерч, Инк. filed Critical Блю Роуд Рисерч, Инк.
Publication of RU99107275A publication Critical patent/RU99107275A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2213328C2 publication Critical patent/RU2213328C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G01L1/246—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
    • 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
    • G01D5/35309—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 multiple waves interferometer
    • G01D5/35316—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 multiple waves interferometer using a Bragg gratings
    • 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
    • G01D5/35335—Aspects of emitters or receivers used by an interferometer in an optical fibre sensor arrangement
    • 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
    • G01D5/35338—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 other arrangements than interferometer arrangements
    • G01D5/35354—Sensor working in reflection
    • 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
    • G01D5/35383—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 multiple sensor devices using multiplexing techniques
    • G01D5/35387—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 multiple sensor devices using multiplexing techniques using wavelength division multiplexing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в различных областях промышленности и для контроля параметров окружающей среды. Система для определения поперечного напряжения включает источник света, расщепитель луча, оптическое волокно, подсоединенное к расщепителю луча и имеющее дифракционную решетку, на которую воздействует поперечное напряжение, и детектор для измерения спектрального интервала между двумя максимумами спектральной интенсивности отраженного от дифракционной решетки оптического луча и получения выходного сигнала, показывающего поперечное напряжение в оптическом волокне. Спектральный интервал между двумя максимумами изменяется под действием поперечного напряжения, прикладываемого к дифракционной решетке. По второму варианту детектор выдает выходной сигнал, показывающий поперечное напряжение, прикладываемое к оптическому волокну на первой оптической дифракционной решетке. По третьему варианту в системе для определения давления дифракционная решетка выполнена на двулучепреломляющем волокне. По четвертому варианту первая оптическая дифракционная решетка пропускает часть светового луча, поступающего в оптическое волокно от источника излучения. Обеспечено расширение функциональных возможностей за счет возможности измерения датчиками поперечной деформации, градиентов поперечной деформации, давления и температуры по длине оптического волокна. 5 с. и 20 з.п. ф-лы, 20 ил.

Description

В настоящее время существует потребность в точной и реагирующей на условия окружающей среды системе датчиков для измерения поперечной деформации и градиентов поперечной деформации. Существует также потребность в датчиках давления, которые основаны на измерениях поперечной деформации и которые практически не зависят от температуры и/или могут быть выполнены с компенсацией температуры. Эта система датчиков поперечной деформации может быть использована для определения местоположения, идентификации и измерения поперечной деформации элементов самолетов или космических аппаратов. Для выполнения своей задачи эти конструкции должны обеспечивать непрерывную индикацию своего состояния в реальном масштабе времени, включая индикацию нагрузки поперечной деформации.
Волоконные датчики давления с дифракционными решетками, предназначенные для измерения поперечной деформации, слабо зависящие от температуры или с температурной компенсацией, можно использовать для измерения давления в резервуарах с жидким кислородом и водородом, а также в других опасных зонах. Эти датчики могут быть использованы в различных конструкциях для измерения поперечной деформации всей конструкции моста, здания или скоростной автомобильной дороги, а также поперечного распределения усилий, возникающих в потолках шахт. Эти датчики можно также использовать для поддержки систем идентификации повреждения конструкции в жилых и промышленных зданиях после стихийного бедствия, такого как землетрясение или ураган. Датчики давления можно использовать в промышленности для управления процессом производства продовольственных и химических продуктов.
Эти датчики могут использоваться для контроля параметров окружающей среды, для наращивания производства, выполнения неразрушающей оценки и систем контроля здоровья и повышения уровня систем управления. Они должны осуществлять непрерывный контроль параметров в реальном масштабе времени. Они должны эксплуатироваться максимально долго при минимальном потреблении мощности. Датчики, используемые для поддержки конструкций, должны точно измерять малые изменения сигналов окружающей среды и при этом работать в широком динамическом диапазоне.
Волоконно-оптические дифракционные решетки были предложены для волоконно-оптических датчиков. Волоконные дифракционные решетки изготавливают посредством легирования сердцевины оптического волокна с помощью вещества, такого как германий. Известно, что при облучении световым пучком сердцевины оптического волокна, изготовленного из кремния с соответствующими присадками, происходит изменение его коэффициента преломления. При использовании фазовых масок или интерферирующих лазерных лучей можно добиться многократных изменений показателей преломления вдоль сердцевины волокна, создавая при этом структуру с внутренней дифракционной решеткой. За счет регулировки периода во время формирования дифракционной решетки, в волокне изменяются спектральные характеристики пропускания и отражения.
В случае, когда дифракционная решетка, сформированная в волокне, подвергается воздействию окружающей среды, такому как деформация, температура, давление или вибрация, изменяется длина оптического волокна и, следовательно, период дифракционной решетки волокна. Например, в работе: У.У.Морей. Датчики на основе распределенной волоконной дифракционной решетки. Труды Седьмой конференции по оптическим волоконным датчикам, с.285-288, Сидней, Австралия, декабрь 1990 - указано, что типичные изменения температуры составляют 0,0043 нм/oС на 833 нм для волокна фирмы Andrew PM и 0,0074 нм/oС для волокна фирмы" Corning FlexCore" на 824 нм. При деформации волокна изменяется также длина волокна. Изменения бреггеровских длин волн были измерены Мореем, который получил в результате сдвиг 5,2•10-4 нм при микродеформации на 820 нм.
Во многих случаях необходимо измерять температуру и деформацию одновременно. Е. Уд и Т.Е.Кларк в патенте США 5380995 / Системы волоконно-оптических датчиков на основе дифракционной решетки для регистрации воздействий окружающей среды - описывают, как с помощью двух волоконных дифракционных решеток с покрытием на различных длинах волн, например 1,3 и 1,5 микрон, можно измерять два параметра окружающей среды, такие как деформация и температура, в одной точке. Недавно в работе: М.Д.Ксу, X. Джейгер и Д.П.Дакин. Датчики на основе ступенчато-непрерывной и с общей точкой волоконной дифракционной решетки: практический датчик для контроля конструкции. Труды SPIE, т. 2294, с.69-80, 1994 - раскрыто одновременное измерение деформации и температуры с использованием длин волн 1,3 и 0,85 микрон и волоконной дифракционной решетки с покрытием для точечных измерений.
Чтобы выполнить полные измерения деформации, возникающей внутри конструкции, часто требуется измерять все три составляющие деформации. В работе: P. M. Межериз, Д.Ног, Р.Д.Тернер, Т.Валис и М.Д.Джилиберто. Интегральная волоконно-оптическая розетка для измерения деформации. Труды SPIE, т. 986, с. 32-42, 1988 - раскрыта волоконно-оптическая розетка для измерения деформации, состоящей из трех отдельных волоконных датчиков. Так как эти волоконные датчики расположены отдельно и так как средство компенсации флуктуации температуры не использовались, эти розетки имели очень ограниченное применение. В заявке на патент США 08/438025 / Мультипараметорная волоконно-оптическая система с дифракционными решетками - описывается волоконный датчик с дифракционными решетками, основанный на волоконных дифракционных решетках с двойным покрытием, записанных в двулучепреломляющем волокне, который позволяет измерять по трем координатам деформацию и температуру, включая поперечную деформацию. Однако существует постоянная потребность в улучшении и совершенствовании способности измерения поперечной деформации, а также опорного измерения градиентов деформации и давления.
Краткое описание существа изобретения
В настоящем изобретении волоконная дифракционная решетка записывается на одномодовом оптическом волокне для получения датчика поперечной деформации. Когда волокно является обычным одномодовым волокном, поперечная деформация, прикладываемая к волокну, приводит к расщеплению спектрального профиля дифракционной решетки на два максимума. Измерение спектрального разделения между этими двумя максимумами можно выполнить для того, чтобы показать величину поперечной нагрузки волокна. Этот подход полезен в случае, когда ориентация волоконного датчика с поперечной дифракционной решеткой не известна относительно направления прикладываемой нагрузки. Например, это может происходить в случае, когда волоконные датчики с поперечной дифракционной решеткой помещаются в усиливающие брусья, используемые для укрепления и выполнения измерения на потолке шахтного ствола.
Однако для маленьких поперечных нагрузок спектральные максимумы расположены очень близко друг к другу, что затрудняет точное измерение с выделением двух максимумов. С помощью записи волоконной дифракционной решетки на двулучепреломляющее оптическое волокно, такое как волокна, сохраняющие поляризацию, с эллиптическими сердцевинами, или оболочки, в которых наводится двулучепреломление под действием напряжения, становится возможным полное разделение между спектральными максимумами и можно провести точные измерения для очень маленьких изменений поперечной нагрузки.
Для несимметричной оболочки волокна, например, которая включает эллиптические оболочки или боковые воздушные отверстия, изменения давления вызывают изменения поперечной деформации. Когда волоконная дифракционная решетка записывается в сердцевину волокна, ее можно использовать для формирования волоконного датчика давления. Поскольку спектральное разделение между двумя максимумами, которые наводятся напряжениями, мало, изменение при выделении двух максимумов из-за температуры является малой величиной. Однако полный спектральный сдвиг максимумов будет реагировать на деформацию и температуру так же, как и в обычной волоконной дифракционной решетке, и можно проводить измерение с использованием волоконных дифракционных решеток с двойным покрытием, как описано у Удда и Кларка.
Настоящую систему можно использовать для проведения многочисленных измерений деформации или давления с помощью использования многочисленных волоконных дифракционных решеток, работающих на различных длинах волн, и или с помощью использования методов мультиплексирования с разделением по времени.
Задачей изобретения является создание системы датчиков, состоящих из волоконной дифракционной решетки, записанной в обычном одномодовом волокне, для измерения поперечной деформации, не зависящей от направления нагрузки.
Другая задача изобретения заключается в создании системы датчика окружающей среды, которая позволяет измерять амплитуду и положение сигнала окружающей среды, изменяющегося во времени.
Еще одной задачей изобретения является создание датчика поперечной деформации, который позволяет измерять очень маленькие изменения поперечной деформации.
Другой задачей изобретения является измерение давления.
Другой задачей изобретения является измерение градиентов поперечной деформации.
Другой задачей изобретения является измерение градиентов поперечной деформации и идентификация их ориентации относительно осей оптического волокна.
Другой задачей изобретения является создание системы, которая может измерять поперечную нагрузку в шахтных стволах.
Другой задачей изобретения является создание многоточечных датчиков давления и температуры для управления различными процессами.
Другой задачей изобретения является измерение поперечной деформации и давления/температуры по длине одного оптического волокна.
Другой задачей изобретения является получение информации о целостности конструкции плотин, чтобы подавать сигнал тревоги пользователю для принятия им при необходимости соответствующих действий.
Краткое описание чертежей
Эти и другие задачи и преимущества настоящего изобретения описаны ниже со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает схему волоконной дифракционной решетки, которая записана в круглом симметричном одномодовом оптическом волокне, согласно изобретению;
фиг. 2 изображает основную систему демодуляции волоконной дифракционной решетки для работы в режиме отражения согласно изобретению;
фиг. 3А изображает профиль отраженного спектра волоконной дифракционной решетки, записанной в круглом симметричном оптическом волокне без поперечной нагрузки;
фиг. 3В изображает профиль отраженного спектра волоконной дифракционной решетки, записанной в круглом симметричном оптическом волокне с поперечной нагрузкой, согласно изобретению;
фиг. 4 изображает уплотненные волоконные дифракционные решетки в оптическом волокне, которые сформированы в стержне, который является элементом с поперечной нагрузкой, согласно изобретению;
фиг. 5 изображает двулучепреломляющее оптическое волокно, которое может быть волокном, сохраняющим поляризацию с помощью волоконных дифракционных решеток, записанных в его сердцевине, согласно изобретению;
фиг. 6 изображает двулучепреломляющее оптическое волокно, которое может быть волокном, сохраняющим поляризацию с помощью волоконных дифракционных решеток с двойным покрытием, записанных в его сердцевине, согласно изобретению;
фиг. 7А и 7В изображает спектр, отраженный от волоконных дифракционных решеток с двойным покрытием на длинах волн 1300 и 1550 нм, соответственно, записанных в двулучепреломляющем волокне, сохраняющим 3-мерную поляризацию, согласно изобретению;
фиг. 8А, 8B, 8С, 8D, 8Е, 8F и 8G изображают поперечные сечения различных типов двулучепреломляющего волокна, сохраняющего поляризацию, согласно изобретению;
фиг. 9 изображает датчик давления на основе волоконной дифракционной решетки, основанный на записи волоконной дифракционной решетки в оптическом волокне с воздушными боковыми отверстиями, согласно изобретению;
фиг. 10 изображает датчик давления на основе волоконной дифракционной решетки, который подсоединен между двумя длинами оптического волокна с запайкой воздушных отверстий, согласно изобретению;
фиг. 11 изображает ряды датчиков давления на основе уплотненной волоконной дифракционной решетки, расположенные на одной линии волокна, согласно изобретению;
фиг.12 изображает систему, которая поддерживает демодуляцию датчиков давления на основе уплотненной волоконной дифракционной решетки, согласно изобретению;
фиг. 13 изображает датчик давления на основе волоконных дифракционных решеток с двойным покрытием волоконных дифракционных решеток, которые записываются в волокно с боковым отверстием, согласно изобретению;
фиг. 14 изображает схему датчиков на основе волоконной дифракционной решетки, которые состоят из сечения двулучепреломляющего волокна, которое может быть волокном с боковым отверстием и с волоконной дифракционной решеткой, записанной в нем, и второй волоконной дифракционной решеткой, записанной на другом участке оптического волокна для измерения давления и температуры, согласно изобретению;
фиг. 15 изображает схему двулучепреломляющего волокна, в котором записывают волоконную дифракционную решетку и к которому прикладывают градиенты поперечной деформации, согласно изобретению;
фиг. 16 изображает схему, иллюстрирующую отраженный спектр из волокна, сохраняющего поляризацию, с волоконной дифракционной решеткой, записанную в нем, которое было встроено в цилиндр из чистой эпоксидной смолы и подвергалось нагрузке в 136 кг, прикладываемой через плоские пластины, согласно изобретению;
фиг. 17 изображает схему, иллюстрирующую отраженный спектр от волокна, сохраняющего поляризацию, с волоконной дифракционной решеткой, записанной в нем, которое было вложено в цилиндр из чистой эпоксидной смолы и подвергалось нагрузке в 181 кг, прикладываемой через плоские пластины, согласно изобретению;
фиг. 18 изображает схему, иллюстрирующую отраженный спектр от волокна, сохраняющего поляризацию с волоконной дифракционной решеткой, записанной в нем, которое было вложено в цилиндр из чистой эпоксидной смолы и подвергалось нагрузке в 204 кг, прикладываемой через плоские пластины, согласно изобретению;
фиг. 19 изображает схему, иллюстрирующую испытательный набор для измерения спектральных максимумов волоконной дифракционной решетки при передаче, согласно изобретению;
фиг.20 изображает спектральные кривые волоконной дифракционной решетки с двойным покрытием, записанной на длинах волн 1300 и 1550 нм в волокне, поддерживающем двулучепреломляющую поляризацию, согласно изобретению;
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
На фиг.1 изображено круглое симметричное по длине одномодовое оптическое волокно 22. Волоконная дифракционная решетка 26 записывается в сердцевине 24 оптического волокна. Когда волоконная дифракционная решетка 26 прикрепляется к системе 30 демодуляции волоконной дифракционной решетки (фиг.2), изменения периода волоконной дифракционной решетки, возникающие из-за изменений окружающей среды, таких как деформация и температура, можно определить с помощью измерения спектральных сдвигов в отраженном или преломленном световом пучке, который проходит через волоконную дифракционную решетку.
В случае системы демодуляции (фиг.2), источник 32 света, который может быть широкополосным источником света, таким как светоизлучающий диод или относительно узкополосный регулируемый источник света, используется для ввода светового пучка на торце 34 волокна. Введенный световой луч 36 затем направляется через расщепитель луча, такой как волоконный расщепитель 38 луча. Один порт волоконного расщепителя 38 луча может заканчиваться не отражающим торцом 40 или может использоваться для проведения измерений на дополнительных волоконных дифракционных решетках. Часть светового луча 36 расщепляется в выходном порту 42 расщепителя 38 луча, чтобы получить световой луч 44. Выходной порт 42 подсоединяется посредством присоединения или через соединитель 46 к волоконной дифракционной решетке 26. Часть 48 светового луча 44, который отражается с помощью волоконной дифракционной решетки 26, направляется обратно в расщепитель 38 луча, и часть его направляется в порт 50 расщепителя луча в виде светового луча 52. Этот световой луч 52 затем вводится в спектроанализатор 54, который измеряет спектральные сдвиги светового пучка 52 из-за изменений состояния волоконной дифракционной решетки 26, вызванной эффектами окружающей среды.
На фиг.3А изображен спектральный профиль отражения от волоконной дифракционной решетки 26, который определяется с помощью спектрального демодулятора 54, когда волоконная дифракционная решетка 26 не подвергается поперечному напряжению. Следует обратить внимание, что имеется одиночный максимум в профиле 100. Это соответствует случаю, когда имеется маленькое наведенное двулучепреломление. Когда поперечная деформация прикладывается к волоконной дифракционной решетке 26, отраженный профиль 100 начинает расщепляться до тех пор, пока не появится двойной профиль с небольшим прогибом посередине, такой как 102, показанный на фиг.3В. Величина поперечной деформации пропорциональна наведенному двулучепреломлению, которое, в свою очередь, определяет спектральное разделение 104 между максимумами 106 и 108.
В первом порядке разделение 104 на два максимума зависит от относительной температуры, потому что оба максимума 106 и 108 имеют приблизительно одну и ту же длину волны, и температура вызывает перемещение максимумов 106 и 108 в том же направлении с помощью почти того же спектрального сдвига. Подход использования волоконных дифракционных решеток, записанных в круглом симметричном одномодовом оптическом волокне, имеет преимущества, связанные с применением телекоммуникационного градиентного оптического волокна с низкой стоимостью и наличием поперечной чувствительности, которая не зависит от направления нагрузки. Чтобы пояснить, как это можно использовать, рассмотрим (фиг. 4) круглое симметричное оптическое волокно, содержащее ряд волоконных дифракционных решеток 154, 156, 158,..., которые размещаются близко к центру стержня 160 в процессе изготовления. Изготовление может сопровождаться таким процессом как усиление. Если стержень 160 помещается в конструкцию, несущую поперечную нагрузку, которой может быть крыша здания, шахта или туннель, то он будет подвержен изменениям поперечных нагрузок 162, 164 и 166 вдоль длины. Эти нагрузки можно затем измерить путем разделения двух максимумов отраженных спектральных профилей волоконных дифракционных решеток 154, 156 и 158.
Недостаток использования круглого симметричного одномодового оптического волокна заключается в том, что для маленьких поперечных нагрузок, разделение двух максимумов чрезвычайно трудно измерить, так как максимумы могут быть скрыты в шуме. Чтобы устранить эту проблему, волоконные дифракционные решетки можно записывать в волокне 200, сохраняющем поляризацию (фиг.5). Волокно 200, сохраняющее поляризацию, имеет две оси волокна 202 и 204 с различными эффективными показателями преломления. Когда волоконная дифракционная решетка 206 записывается в волокно 200, поперечное напряжение приводит в результате к двум отдельным спектральным максимумам, наподобие тех, которые показаны на фиг.3В, при опросе демодулятором 30. Также можно производить запись в волоконные дифракционные решетки 250 и 252 с двойной перезаписью в волокно 200, поддерживающее поляризацию, на отдельных длинах волн (фиг.6). Это приводит в результате к четырем эффективным волоконным дифракционным решеткам. Их можно использовать для измерения деформации и температуры по трем координатам.
На фиг. 7А и 7В изображены спектральный отклик отражения от волоконных дифракционных решеток с двойной перезаписью на длинах волн 1300 и 1550 нм, соответственно записанных в оптическое волокно, сохраняющее поляризацию, изготовленное фирмой 3М Company. Разделение двух максимумов на длине волны 1300 нм составляет приблизительно 0,427 нм и разделение двух максимумов на длине волны 1550 нм - приблизительно 0,488 нм. Это разделение достаточно для того, чтобы максимумы были отчетливо различимы, позволяя проводить точное измерение с необходимым разделением двух максимумов для определения поперечной деформации.
Волоконные дифракционные решетки записывались в несколько различных типов волокон, поддерживающих поляризацию, чтобы определить пригодность для регистрации поперечной деформации, включая волокна, сохраняющие поляризацию. Каждое их этих волокон имеет эллиптическое покрытие, подобное эллиптическому покрытию 298 оптического волокна 300, показанного в поперечном сечении (фиг. 8А). Здесь сердцевина 302 волокна 300 окружена структурой 298 эллиптического покрытия, образованного из стекла, которое имеет различную твердость по сравнению с покрытием из стекла 306, которое наносится в виде суспензии на него для формирования круглого симметричного оптического волокна 300.
Использовались также оптические волокна, поддерживающие поляризацию Fujikura, имеющие структуру, подобную той, которая показана на поперечных сечениях оптических волокон 320 и 322 (фиг.8В и 8С). В волокнах Фуджикура напряженные стержни 324 и 326 используются для наведения дифференциального напряжения через сердцевины 328 и 330 круглого симметричного волокна. Величиной наводимого напряжения можно управлять с помощью изменения диаметра напряженных стержней (фиг.8А и 8В) в зависимости от диаметра между напряженными стержнями 324 и 326. Ее можно также изменять с помощью изменения твердости окружающего стекла относительно твердости напряженных стержней. Волоконные дифракционные решетки были записаны успешно в волокне типа напряженного стержня, хотя ориентацию волокна к источнику света и фазовой маске, которая используется для записи волоконной дифракционной решетки, необходимо регулировать так, чтобы напряженные стержни не маскировали сердцевину волокна.
Третий тип волокна 360, показанный на фиг.8D и поставляемый фирмой Fibercore, имел волоконные дифракционные решетки, записанные на них для измерений поперечной деформации. Волокна 360 включают в себя боковые ямки 362 и 364 из мягкого стекла. Это волокно 360 имеет наведенное напряжение поперек круглой сердцевины 366, которое вызывается с помощью разницы в твердости между боковыми ямками 362 и 364 и стеклом 368, используемого там для формирования симметричного волокна 360. Все эти типы волокна демонстрировали отчетливое разделение двух максимумов, подходящее для измерений поперечной деформации, как и волокна 380, 382 и 384 с эллиптической сердцевиной и поставляемые фирмой Corning (фиг.8Е, 8F и 8G). Волокна 380, 382 и 384 изображают ряд поперечных сечений оптических волокон с эллиптическими сердевинами 390, 392 и 394.
Когда тестируемые волокна фирмы Корнинг имели эллиптическую сердцевину при круглом покрытии, можно было регулировать структуру покрытия способами, которые могли бы служить для увеличения чувствительности поперечной деформации. Волокно 380 имеет плоскую сторону 396, волокно 382 имеет напряженные стержни 398 и 400, которые ориентируются параллельно главной оси 401 эллиптической сердцевины 392, в то время как волокно 384 имеет напряженные стержни 402 и 404, которые ориентируются перпендикулярно к главной оси 406 эллиптической сердцевины 394. Также можно использовать другие геометрические формы, которые могут способствовать увеличению чувствительности в поперечном направлении.
Одним применением датчиков поперечной деформации, сформированных с помощью записи волоконных дифракционных решеток в оптических волокнах, является измерение давления. На фиг.9 изображен датчик 450 давления на основе волоконной дифракционной решетки. Он состоит из сердцевины 452 волокна, на которую производится запись волоконной дифракционной решетки 454. Внутри покрытия 456-450 содержатся двойные боковые отверстия 458 и 460, которые могут содержать воздух или другие газы и вещества. Датчик 450 может быть соединен с оптическими волокнами 470 и 472, который может быть одномодовым оптическим волокном (фиг. 10). Когда наружное давление прикладывается к датчику 450, изменяется двулучепреломление волоконного датчика 450 давления вдоль главных осей 474 и 476. Чувствительность волоконного датчика давления 450 можно регулировать с помощью изменения размера и геометрии боковых отверстий 478 и 480.
Волоконный датчик 450 давления может быть уплотнен, как показано на фиг. 11. В этом случае волоконный датчик давления 500 с волоконной дифракционной решеткой 502, сцентрированный относительно длины волны λ1 сращивается между отрезками 504 и 506 оптического волокна. Отрезок 506 в свою очередь сращивается с волоконным датчиком 508 давления с волоконной дифракционной решеткой 510, сцентрированной относительно длины волны λ2. Отрезок 512 оптического волокна сращивается между другим концом волоконного датчика 508 давления и волоконным датчиком 514 давления с волоконной дифракционной решеткой 516, сцентрированной относительно длины волны λ3. Противоположный конец волоконного датчика 514 давления сращивается с отрезком 518 оптического волокна. В этом способе, большое количество датчиков давления на основе волоконных дифракционных решеток можно соединить вместе и уплотнить с использованием метода мультиплексирования с разделением по длинам волн.
Также можно использовать методы мультиплексирования с разделением по времени с использованием датчиков давления на основе волоконных дифракционных решеток, работающих на подобных длинах волн, имеющих отражательную способность волоконных дифракционных решеток менее 100% для того, чтобы избежать "затенение" датчиков давления на основе волоконных дифракционных решеток, которые находятся дальше от светового источника.
На фиг.12 изображена система 550 датчиков 552, 554 и 556 давления на основе уплотненных волоконных дифракционных решеток. Источник 558 света, который может быть широкополосным источником света, например светоизлучательный диод или настраиваемый узкополосный источник света, можно использовать для ввода светового луча 560 в торец 562 волокна. Световой луч 560 падает на расщепитель 564, где он расщепляется на световые лучи 566 и 568. Световой луч 568 выводится из системы через выводной торец 570 (как вариант световой луч 568 можно использовать для освещения другого набора волоконных датчиков давления с дифракционными решетками). Световой луч 566 вводится в волоконный датчик 552 давления с дифракционной решеткой, и часть этого светового луча 566 отражается от волоконной дифракционной решетки 572 в виде светового луча 574. Световой луч 574 возвращается обратно в расщепитель 564, и часть его направляется на торец расщепителя 576 в виде светового луча 578. Световой луч 578 затем вводится в спектральный демодулятор 580, который может представлять собой сканирующий фильтр Фабри-Перо или акустооптический регулируемый фильтр, который лежит в основе системы, и выходные лучи, представляющие разделение двух максимумов благодаря двулучепреломлению, которое наводится за счет давления, считываются в виде выходных сигналов 582. Это, в свою очередь, может интерпретироваться для считывания давления 584. Полный спектральный сдвиг профиля зависит от осевой деформации и температуры, и это будет считывание 586.
Если осевая деформация возникает из-за давления, а не из-за других типов нагрузки, дифракционной решетки на одном волокне может быть достаточно для определения деформации и температуры. В общем случае, однако, присутствие осевой нагрузки требует, чтобы также измерялась деформация, наведенная в продольном направлении. Это можно выполнить с помощью использования волоконных дифракционных решеток с двойным покрытием (фиг.13). В этом случае датчик 600 давления на основе волоконной дифракционной решетки имеет волоконную дифракционную решетку 602 на длине волны λ1, которая перекрывается второй волоконной дифракционной решеткой 604 на длине волны λ2. Это приводит к образованию четырех эффективных волоконных дифракционных решеток, которые можно использовать для измерения деформации и температуры по трем координатам.
Альтернативный подход изображен на фиг. 14. В этом случае датчик 650 давления на основе волоконной дифракционной решетки с волоконной дифракционной решеткой 652 на длине волны λ1 уплотняется со вторым отрезком круглого симметричного волокна 654 с волоконной дифракционной решеткой 656 на длине волны λ2. Волоконные дифракционные решетки 652 будут реагировать по другому на поперечную деформацию, чем волоконная дифракционная решетка 656. При конкретном давлении, которое наводит двулучепреломление, будет производиться разделение от одного спектрального максимума до другого спектрального максимума в отраженном или прошедшем сигнале через волоконную дифракционную решетку 652. Волоконная дифракционная решетка 656 будет иметь одиночный максимум с полным спектральным сдвигом, который зависит от деформации и температуры.
Сравнивая полный спектральный сдвиг (среднее значение разделения максимумов для волоконной дифракционной решетки 652) волоконных дифракционных решеток 652 и 656, можно измерить деформацию и температуру. С помощью записи волоконных дифракционных решеток 652 и 656 на различные типы отрезков 650 и 654 оптического волокна легко получить два уравнения с двумя неизвестными - деформацией и температурой, и их можно упростить с помощью дополнительной степени свободы. Однако следует отметить, что такая схема полезна в средах, где есть маленькие, если вообще есть, кратковременные флуктуации температуры и деформации, так как дифракционные решетки 652 и 654 расположены отдельно.
Следует отметить, что хотя использовался боковой тип отверстия двулучепреломляющего волокна для изображения волоконных датчиков давления с дифракционными решетками (фиг.9-14), вместо него можно использовать и другие типы волокон, сохраняющих симметричную поляризацию (фиг.8).
Другим применением датчика поперечной деформации является измерение градиентов поперечной деформации. На фиг.15 изображен волоконный датчик 700 поперечной деформации с дифракционными решетками, основанный на двулучепреломляющем оптическом волокне. Волоконные дифракционные решетки 702 были записаны в сердцевине 704 двулучепреломляющего оптического волокна 706 с основными осями 708 и 710. Когда градиенты 712 и 714 поперечной деформации прикладываются вдоль осей 708 и 710, то результатом будет изменение в спектральном профиле максимумов в результате градиента деформации.
На фиг.16 изображено полученное в результате волокно, сохраняющее поляризацию (фирма Файберкоре) с волоконной дифракционной решеткой с рабочей длиной волны 1550 нм, записанной в его сердцевину, которая отформована в цилиндр из чистой эпоксидной смолы, и нагруженной в поперечном направлении с помощью параллельных плоских пластин с нагрузкой 136 кг. Оба максимума отчетливо различались, хотя имеет место некоторое расширение отраженного спектра. На фиг.17 изображен возникающий в результате отраженный спектр при нагрузке 181 кг. Максимум, расположенный с правой стороны и соответствующий градиентам одной из поперечных осей, начинает расширяться вследствие поперечной деформации, в то время как другой максимум все еще поддерживает определенную первоначальную форму.
На фиг. 18 изображен результат, когда прикладывается нагрузка 204 кг. В этом случае одна из поперечных осей показывает значительное расширение из-за градиентов поперечной деформации, тогда как другая только начинает показывать существенное искажение. С помощью измерения ширины этого расширения, а также интенсивности спектров, можно измерить градиенты поперечной деформации.
Таким образом, во всех изобретениях, упомянутых выше, описана работа при отражении. Датчики поперечной деформации также можно использовать для измерения деформации, градиентов давления и деформации при пропускании.
На фиг.19 изображена базисная конфигурация 500, источник 502 света, который может быть широкополосным источником света или настраиваемым узкополосным источником, из которого световой пучок вводится на торце 504 волокна и вырабатывает световой луч 506, который распространяется по оптическому волокну 508. Световой луч 506 падает на одну или несколько волоконных дифракционных решеток 510, записанных в оптическом волокне 508. Оптическое волокно 508 в области волоконных дифракционных решеток 510 может быть двулучепреломляющим и/или может иметь геометрическую форму, которая описана выше со ссылкой на сопроводительные чертежи. Часть светового луча 506 проходит через волоконные дифракционные решетки 510 в виде светового луча 512 и направляется вдоль оптического волокна 508 к выходному спектроанализатору/процессору 514. Спектроанализатор/процессор 514, в свою очередь, вырабатывает выходной сигнал 516, который может показывать поперечную деформацию, градиенты давления или деформацию.
На фиг.20А и фиг.20В показаны спектры выходного сигнала, которые поступают из волоконного датчика с поперечными дифракционными решетками с двойным покрытием, в котором используется конфигурация, подобная той, которая изображена на фиг.19. Источник света, используемый в этом случае состоит из светоизлучающих диодов, имеющих широкий угол излучения, которые работают на центральных длинах волн 1300 и 1550 нм. Эти источники света можно использовать отдельно или совместно в одном эффективном источнике света, в котором используется элемент мультиплексирования с разделением по длинам волн. Волоконные дифракционные решетки, соответствующие данным, показанным на фиг. 20А и 20В, записаны на длинах волн 1300 и 1550 нм по существу в том же самом положении в оптическом волокне, сохраняющем поляризацию Фуджикура.
На фиг.20А показано разделение двух максимумов между двумя провалами при пропускании - приблизительно 0,320 нм на длине волны 1300 нм. На фиг.20В изображено разделение максимумов между двумя провалами при пропускании - приблизительно 0,406 нм на длине волны 1550 нм. Как видно из фиг.20А и 20В, работа в конфигурации передачи, подобной фиг.19, также позволяет проводить измерения двух максимумов и определить поперечную деформацию, давление или градиенты деформации способом, подобным тому, который описан со ссылками на предыдущие чертежи. Один недостаток подхода пропускания (фиг.19) в противоположность использованию конфигурации отражения, описанной со ссылками предыдущие чертежи, заключается в том, что требуется доступ к обоим концам датчика поперечного волокна. В некоторых случаях это может привести к существенному увеличению стоимости, особенно, когда существует значительное расстояние между областью регистрации и областью, где необходимо обрабатывать информацию.
Таким образом, показаны и описаны новые датчики поперечной деформации, которые могут использоваться для измерения давления, температуры и градиентов поперечной деформации и выполнять все задачи с учетом раскрытых преимуществ.

Claims (25)

1. Система определения поперечного напряжения в оптическом волокне, содержащая источник света для получения первого светового луча, расщепитель луча, подсоединенный к источнику для приема первого светового луча, поступающего из источника света, и для расщепления его на второй и третий световые лучи, оптическое волокно, подсоединенное к расщепителю для приема второго светового луча, поступающего из расщепителя луча, и имеющее первую оптическую дифракционную решетку, сформированную в оптическом волокне для воздействия на нее поперечного напряжения, для отражения части второго светового луча, так как четвертый световой луч имеет два максимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется под действием поперечного напряжения, прикладываемого к оптическому волокну в первой оптической дифракционной решетке, и детектор для измерения спектрального интервала двух максимумов спектральной интенсивности и для получения первого выходного сигнала, показывающего поперечное напряжение в оптическом волокне.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что детектор подсоединен к расщепителю луча для приема части четвертого светового луча.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что оптическое волокно является двулучепреломляющим оптическим волокном, имеющим две оси волокна с различными индексами рефракции, при этом первый выходной сигнал, показывающий поперечное напряжение, показывает давление, которое прикладывается к двулучепреломляющему оптическому волокну в первой оптической дифракционной решетке.
4. Система определения поперечного напряжения в оптическом волокне, содержащая источник света для получения первого светового луча, расщепитель луча, подсоединенный к источнику для приема первого светового луча, поступающего из источника света, и для расщепления его на второй и третий световые лучи, оптическое волокно, подсоединенное к расщепителю для приема второго светового луча, поступающего из расщепителя луча, и имеющее первую оптическую дифракционную решетку, сформированную в оптическом волокне для воздействия на нее поперечного напряжения, для отражения части второго светового луча, так как четвертый световой луч имеет два максимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется под действием поперечного напряжения, прикладываемого к оптическому волокну в первой оптической дифракционной решетке, и детектор для измерения спектрального интервала двух максимумов спектральной интенсивности и для получения первого выходного сигнала, показывающего поперечное напряжение, прикладываемое к оптическому волокну на первой оптической дифракционной решетке.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что детектор предназначен для измерения спектрального расширения по меньшей мере одного из двух максимумов спектральной интенсивности и выработки первого выходного сигнала, показывающего градиент любой поперечной деформации, прикладываемой к оптическому волокну на первой оптической дифракционной решетке.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первая оптическая дифракционная решетка имеет первую дифракционную решетку, расположенную так, что первая оптическая дифракционная решетка отражает первую часть второго светового луча первой частоты, причем оптическое волокно дополнительно включает вторую оптическую дифракционную решетку, размещенную вместе с первой оптической дифракционной решеткой для воздействия поперечного напряжения, для отражения второй части второго светового луча, так как пятый световой луч имеет два максимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется от поперечного напряжения, которое прикладывается к оптическому волокну на второй оптической дифракционной решетке, причем вторая оптическая дифракционная решетка имеет второй период дифракционной решетки, отличный от первого периода дифракционной решетки, при этом вторая оптическая дифракционная решетка отражает вторую часть второго светового луча второй частоты, отличной от первой частоты.
7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первая оптическая дифракционная решетка имеет первый период дифракционной решетки так, что первая оптическая дифракционная решетка отражает первую часть второго светового луча первой частоты в виде четвертого светового луча, причем оптическое волокно дополнительно включает вторую оптическую дифракционную решетку, расположенную отдельно от первой оптической дифракционной решетки для воздействия поперечного напряжения, для отражения второй части второго светового луча в виде пятого светового луча, имеющего два максимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется от поперечного напряжения, прикладываемого ко второй оптической дифракционной решетке, причем вторая оптическая дифракционная решетка имеет второй период дифракционной решетки, отличный от первой дифракционной решетки, при этом вторая оптическая дифракционная решетка отражает вторую часть второго светового луча второй частоты, отличной от первой частоты.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что детектор измеряет два максимума спектральной интенсивности в четвертом и пятом световых лучах, чтобы получить первый выходной сигнал, показывающий два максимума спектральной интенсивности в четвертом световом луче, и второй выходной сигнал, показывающий два максимума спектральной интенсивности в пятом световом луче.
9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что оптическое волокно является первым двулучепреломляющим оптическим волокном, имеющим две оси волокна с различными индексами рефракции, при этом первый выходной сигнал, показывающий поперечное напряжение, показывает давление, прикладываемое к нему, причем первая оптическая дифракционная решетка имеет первый период дифракционной решетки, предназначенный для отражения первой части второго светового луча первой частоты, при этом система дополнительно включает второе двулучепреломляющее оптическое волокно, соединенное с первым двулучепреломляющим оптическим волокном, имеющим асимметричный физический отклик на давление, прикладываемое к нему, причем второе двулучепреломляющее оптическое волокно имеет вторую оптическую дифракционную решетку, предназначенную для воздействия поперечного напряжения, для отражения второй части второго светового луча в виде пятого светового луча, имеющего два максимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется в зависимости от поперечного напряжения, прикладываемого ко второй оптической дифракционной решетке, причем вторая оптическая дифракционная решетка имеет второй период дифракционной решетки, отличный от первой дифракционной решетки, причем вторая оптическая дифракционная решетка отражает вторую часть второго светового луча второй частоты, отличной от первой частоты.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что первое двулучепреломляющее оптическое волокно соединено со вторым двулучепреломляющим оптическим волокном с помощью недвулучепреломляющего оптического волокна.
11. Способ определения приложения поперечного напряжения к оптическому волокну, имеющему оптическую дифракционную решетку, записанную в нем, заключающийся в том, что получают первый световой луч, направляют первый световой луч на оптическую дифракционную решетку, при приложении поперечного напряжения, для получения отражения части первого светового луча, имеющего два максимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется в зависимости от поперечного напряжения, прикладываемого к оптическому волокну в первой оптической дифракционной решетке, обнаруживают два максимума спектральной интенсивности, получают из двух максимумов спектральной интенсивности первый выходной сигнал, показывающий поперечное напряжение, прикладываемое к оптическому волокну.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что для обнаружения двух максимумов спектральной интенсивности обнаруживают интервал между двумя максимумами спектральной интенсивности и получают первый выходной сигнал, показывающий два максимума спектральной интенсивности, причем первый выходной сигнал показывает интервал от двух максимумов спектральной интенсивности.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что оптическое волокно является двулучепреломляющим оптическим волокном, давление, прикладываемое к двулучепреломляющему оптическому волокну в оптической дифракционной решетке, вызывает поперечное напряжение в оптической дифракционной решетке, при этом при получении первого выходного сигнала, показывающего два максимума спектральной интенсивности, получают первый выходной сигнал, показывающий давление, прикладываемое к двулучепреломляющему оптическому волокну в оптической дифракционной решетке.
14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что оптическая дифракционная решетка является первой оптической дифракционной решеткой, отражающей первый спектр, а оптическое волокно представляет собой двулучепреломляющее оптическое волокно, которое включает вторую оптическую дифракционную решетку, которая отражает второй спектр, отличный от первого спектра, причем давление, прикладываемое к двулучепреломляющему оптическому волокну на второй оптической дифракционной решетке, вызывает поперечное напряжение во второй оптической дифракционной решетке, в которой получают первый выходной сигнал, показывающий два максимума спектральной интенсивности, для чего получают первый выходной сигнал, характеризующий давление, прикладываемое к двулучепреломляющему оптическому волокну в первой оптической дифракционной решетке, и его температуру, и получают второй выходной сигнал, характеризующий давление, прикладываемое к двулучепреломляющему оптическому волокну во второй оптической дифракционной решетке, и его температуру, причем из первого и второго выходных сигналов выделяют давление и температуру.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что первая и вторая оптические дифракционные решетки размещены совместно.
16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что первая и вторая оптические дифракционные решетки размещены с возможностью воздействия на них того же самого давления и температуры.
17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что оптическое волокно является недвулучепреломляющим оптическим волокном, причем градиенты деформации, прикладываемые к двулучепреломляющему оптическому волокну на оптической дифракционной решетке, вызывают поперечное напряжение в оптической дифракционной решетке, спектр которой расширяется по меньшей мере у одного из двух максимумов спектральной интенсивности, и для получения первого выходного сигнала, имеющего два максимума спектральной интенсивности, формируют первый выходной сигнал, характеризующий градиент деформации, прикладываемой у недвулучепреломляющего оптического волокна на оптической дифракционной решетке.
18. Система определения приложения давления, содержащая источник света для получения первого светового луча, двулучепреломляющее оптическое волокно, подсоединенное к источнику для приема первого светового луча, причем двулучепреломляющее оптическое волокно имеет первую оптическую дифракционную решетку, предназначенную для воздействия поперечного напряжения, которое вызывается давлением, прикладываемым к двулучепреломляющему оптическому волокну, причем первая оптическая дифракционная решетка предназначена для отражения первой части первого светового луча в виде второго светового луча, имеющего два максимума спектральной интенсивности, при этом спектральный интервал максимумов спектральной интенсивности изменяется в зависимости от давления, прикладываемого к двулучепреломляющему оптическому волокну на первой оптической дифракционной решетке, и детектор для измерения двух максимумов спектральной интенсивности второго светового луча и для получения первого выходного сигнала, показывающего давление, прикладываемое к двулучепреломляющему оптическому волокну.
19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что детектор предназначен для измерения интервала между двумя максимумами спектральной интенсивности второго светового луча и получения первого выходного сигнала, показывающего давление, прикладываемое к первой оптической дифракционной решетке.
20. Система по п. 18, отличающаяся тем, что двулучепреломляющее оптическое волокно дополнительно содержит вторую оптическую дифракционную решетку, для воздействия поперечного напряжения, вызываемого давлением, прикладываемым к двулучепреломляющему оптическому волокну, и его температурой, причем вторая оптическая дифракционная решетка предназначена для отражения второй части первого светового пучка на различных частотах, чем в первой части, в виде третьего светового луча, имеющего два максимума спектральной интенсивности, причем спектральный интервал между максимумами спектральной интенсивности третьего светового луча изменяется при изменении давления, прикладываемого к двулучепреломляющему оптическому волокну во второй оптической дифракционной решетке, и его температуры, которой детектор также измеряет интервал между двумя максимумами спектральной интенсивности третьего светового луча, и формирует второй выходной сигнал, показывающий давление, прикладываемое ко второй оптической дифракционной решетке, и его температуру.
21. Система определения поперечной деформации в оптическом волокне, содержащая источник для получения первого светового луча, оптическое волокно, подсоединенное к источнику для приема первого светового луча, поступающего от источника света, причем оптическое волокно имеет первую оптическую дифракционную решетку, образованную в нем для воздействия поперечного напряжения, для пропускания части первого светового луча в виде второго луча света, имеющего два минимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется в зависимости от поперечного напряжения, прикладываемого к оптическому волокну на первой оптической дифракционной решетке, и детектор для измерения двух спектральных минимумов спектральной интенсивности и для получения первого выходного сигнала, показывающего их спектральный интервал.
22. Система по п. 21, отличающаяся тем, что оптическое волокно является двулучепреломляющим оптическим волокном, имеющим две оси волокна с различными индексами рефракции, при этом первый выходной сигнал, показывающий поперечное напряжение, показывает давление, которое прикладывается к двулучепреломляющему оптическому волокну в первой оптической дифракционной решетке.
23. Система по п. 21, отличающаяся тем, что первая оптическая дифракционная решетка имеет период первой дифракционной решетки, причем первая оптическая дифракционная решетка передает часть первого светового луча на первой частоте, при этом оптическое волокно дополнительно включает период второй оптической дифракционной решетки, совместно расположенной с первой оптической дифракционной решеткой для воздействия поперечного напряжения, для передачи второй части первого светового луча в виде третьего светового луча, имеющего два минимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется от поперечного напряжения, прикладываемого к оптическому волокну на второй оптической дифракционной решетке, причем вторая оптическая дифракционная решетка имеет период второй дифракционной решетки, отличный от периода первой дифракционной решетки, причем вторая оптическая дифракционная решетка передает вторую часть второго светового луча второй частоты, которая отличается от первой частоты.
24. Система по п. 21, отличающаяся тем, что первая оптическая дифракционная решетка имеет период первой дифракционной решетки, причем первая оптическая дифракционная решетка передает первую часть первого светового луча на первой частоте в виде третьего светового луча, при этом оптическое волокно дополнительно включает вторую оптическую дифракционную решетку, расположенную отдельно от первой оптической дифракционной решетки для воздействия поперечного напряжения и предназначенную для передачи второй части первого светового луча в виде четвертого светового луча, имеющего два минимума спектральной интенсивности, спектральный интервал которой изменяется в зависимости от поперечного напряжения, прикладываемого ко второй оптической дифракционной решетке, причем вторая оптическая дифракционная решетка имеет период второй дифракционной решетки, отличный от первого периода дифракционной решетки, причем вторая оптическая дифракционная решетка отражает вторую часть второго светового луча на второй частоте, отличной от первой частоты.
25. Система по п. 24, отличающаяся тем, что детектор предназначен для измерения двух максимумов спектральной интенсивности в третьем и четвертом световых лучах для получения первого выходного сигнала, показывающего два максимума спектральной интенсивности в третьем световом луче, и второго выходного сигнала, показывающего два максимума спектральной интенсивности в четвертом световом луче.
RU99107275/28A 1996-09-09 1997-09-08 Система датчиков поперечной деформации на основе волоконно-оптических решеток RU2213328C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/707,861 1996-09-09
US08/707,861 US5828059A (en) 1996-09-09 1996-09-09 Transverse strain measurements using fiber optic grating based sensors

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99107275A RU99107275A (ru) 2001-01-27
RU2213328C2 true RU2213328C2 (ru) 2003-09-27

Family

ID=24843454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99107275/28A RU2213328C2 (ru) 1996-09-09 1997-09-08 Система датчиков поперечной деформации на основе волоконно-оптических решеток

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5828059A (ru)
EP (1) EP0923703A4 (ru)
JP (1) JP4083809B2 (ru)
CN (1) CN1155798C (ru)
AU (1) AU4336197A (ru)
CA (1) CA2258640A1 (ru)
NO (1) NO991026D0 (ru)
RU (1) RU2213328C2 (ru)
WO (1) WO1998010242A1 (ru)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510609C2 (ru) * 2012-07-27 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Устройство оптической идентификации измерительных каналов системы встроенного неразрушающего контроля на основе волоконно-оптических брэгговских датчиков
RU2515116C1 (ru) * 2012-11-23 2014-05-10 Кирилл Рудольфович Карлов Волоконно-оптический датчик давления
RU2522679C2 (ru) * 2009-09-30 2014-07-20 Фастен Груп Компани,Лтд. Система "интеллектуального" троса для моста с использованием встроенных датчиков с волоконными дифракционными решетками
RU2736903C2 (ru) * 2011-07-21 2020-11-23 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Система контроля управляющего клапана и способ обнаружения изменения в механической целостности вала клапана
RU202419U1 (ru) * 2020-06-03 2021-02-17 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Чувствительный элемент датчика давления
RU2756615C1 (ru) * 2019-12-20 2021-10-04 Чайна Юниверсити оф Петролеум (Ист Чайна) Наддолотная многопараметрическая измерительная система на основе волоконной решетки и способ ее применения

Families Citing this family (97)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998007064A1 (fr) * 1996-08-12 1998-02-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Element grille de diffraction, selection des longueurs d'ondes lumimeuses au moyen de cet element, et systeme de transmission de signaux optiques
US6218661B1 (en) * 1996-09-09 2001-04-17 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus for mechanically enhancing the sensitivity of transversely loaded fiber optic sensors
US5841131A (en) * 1997-07-07 1998-11-24 Schlumberger Technology Corporation Fiber optic pressure transducers and pressure sensing system incorporating same
US6144026A (en) * 1997-10-17 2000-11-07 Blue Road Research Fiber optic grating corrosion and chemical sensor
US6335524B1 (en) 1997-10-22 2002-01-01 Blue Road Research High speed demodulation systems for fiber optic grating sensors
NO313024B1 (no) * 1997-12-19 2002-07-29 Optoplan As Fremgangsmate for anvendelse av en optisk fiber som hydrostatisk trykkfoler
US6208776B1 (en) * 1998-04-08 2001-03-27 Physical Optics Corporation Birefringent fiber grating sensor and detection system
GB2348000B (en) * 1999-03-19 2001-02-07 Marconi Electronic Syst Ltd Strain sensing
US6233746B1 (en) * 1999-03-22 2001-05-22 Halliburton Energy Services, Inc. Multiplexed fiber optic transducer for use in a well and method
US6363180B1 (en) 1999-04-30 2002-03-26 Schlumberger Technology Corporation Methods and apparatus for enhancing dynamic range, sensitivity, accuracy, and resolution in fiber optic sensor systems
US6337874B1 (en) 1999-05-27 2002-01-08 Corning Lasertron, Inc. Optical component with polarization-maintaining fiber pigtail splice to regular fiber with grating
US6314214B1 (en) 1999-09-28 2001-11-06 Corning Incorporated System and method for measuring stress during processing of an optical fiber
US6420696B1 (en) 1999-12-27 2002-07-16 Thomas E. Bennett Embedded sensor having an identifiable orientation
US6700484B2 (en) * 1999-12-30 2004-03-02 Texas Instruments Incorporated Networked miniature chemical optical sensors
US6414303B1 (en) * 2000-01-19 2002-07-02 Weatherford/Lamb, Inc. High accuracy Bragg grating based pressure sensor with dual resolution mode
DE10004384C2 (de) * 2000-02-02 2003-04-03 Daimler Chrysler Ag Anordnung und Verfahren zur Erfassung von Dehnungen und Temperaturen und deren Veränderungen einer auf einem Träger, insbesondere einem aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehenden Träger, applizierten Deckschicht
US6710861B2 (en) * 2000-04-03 2004-03-23 Meadwestvaco Corporation Method and apparatus for measuring web strain in a confined area
US6480655B1 (en) 2000-04-03 2002-11-12 Meadewestvaco Corporation Apparatus for the measurement of paperboard strain in a confined area
US6720550B2 (en) 2000-06-22 2004-04-13 Sandia National Laboratories Sensor assembly
GB0021976D0 (en) * 2000-09-07 2000-10-25 Optomed As Multi-parameter fiber optic probes
GB0021975D0 (en) 2000-09-07 2000-10-25 Optomed As Filter optic probes
GB0030289D0 (en) 2000-12-12 2001-01-24 Optoplan As Fibre optic sensor systems
US6946645B2 (en) * 2000-12-20 2005-09-20 Schlumberger Technology Corporation Measuring system with sweeping comb filter and multiplexer
GB0031646D0 (en) * 2000-12-22 2001-02-07 European Community Method and apparatus for crack and fracture detection utilizing bragg gratings
TW536640B (en) * 2001-04-13 2003-06-11 Furukawa Electric Co Ltd Coated optical fiber
US6795599B2 (en) * 2001-05-11 2004-09-21 Vasilii V. Spirin Differential fiber optical sensor with interference energy analyzer
US7495765B2 (en) * 2001-05-17 2009-02-24 Thorlabs Gmbh Fiber polarimeter, the use thereof, as well as polarimetric method
US6816260B2 (en) * 2001-05-17 2004-11-09 Thorlabs Gmbh Fiber polarimeter, the use thereof, as well as polarimetric method
NO316775B1 (no) * 2001-06-11 2004-05-03 Optoplan As Fremgangsmate for belegging av en fiber med fiberoptisk Bragg-Gitter (FBG)
BE1014702A3 (nl) * 2002-03-13 2004-03-02 Voet Marc Optische kabel voor het meten van temperatuur en/of rek en werkwijze voor het vervaardigen ervan.
US7062126B2 (en) * 2002-06-07 2006-06-13 Kersey Alan D Tunable optical filter having large diameter optical waveguide with bragg grating and being configured for reducing the bulk modulus of compressibility thereof
US6931188B2 (en) * 2003-02-21 2005-08-16 Weatherford/Lamb, Inc. Side-hole cane waveguide sensor
US7403294B2 (en) * 2003-03-07 2008-07-22 Boxboro Systems, Llc Optical measurement device and method
CN100350283C (zh) * 2003-03-25 2007-11-21 三菱丽阳株式会社 光纤装置及其制造方法、光轴调整方法
GB2414543B (en) * 2004-05-25 2009-06-03 Polarmetrix Ltd Method and apparatus for detecting pressure distribution in fluids
JP2006145465A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Japan Atomic Energy Agency マルチ情報計測用光ファイバ
ES2345548T3 (es) * 2004-12-28 2010-09-27 Airbus Operations, S.L. Procedimiento de monitorizacion de aparicion y progresion de daño estructural en estructuras monoliticas de material compuesto empleando redes de difraccion de bragg.
US20060197012A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-07 Eric Udd Shear and pressure/transverse strain fiber grating sensors
CN100340839C (zh) * 2005-09-27 2007-10-03 天津大学 光纤应变测量仪及其测量方法
CN100460825C (zh) * 2005-10-13 2009-02-11 中国科学院半导体研究所 基于波登管作为换能器的光纤光栅传感器及方法
US20070265503A1 (en) * 2006-03-22 2007-11-15 Hansen Medical, Inc. Fiber optic instrument sensing system
US8989528B2 (en) 2006-02-22 2015-03-24 Hansen Medical, Inc. Optical fiber grating sensors and methods of manufacture
US9186046B2 (en) 2007-08-14 2015-11-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Robotic instrument systems and methods utilizing optical fiber sensor
CN100392357C (zh) * 2006-04-21 2008-06-04 北京交通大学 基于双模光子晶体光纤的横向应力传感系统及实现方法
WO2008011662A1 (en) * 2006-07-27 2008-01-31 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation A system and an element for sensing a property in an in-vivo environment
CN100406938C (zh) * 2006-08-10 2008-07-30 浙江大学 光纤布拉格光栅传感器的相干复用方法及其设备
US20080218770A1 (en) * 2007-02-02 2008-09-11 Hansen Medical, Inc. Robotic surgical instrument and methods using bragg fiber sensors
US8050523B2 (en) 2007-04-20 2011-11-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical fiber shape sensing systems
US20090028489A1 (en) * 2007-07-17 2009-01-29 Eric Udd High speed fiber optic grating sensor system
DE102007037262B3 (de) * 2007-08-07 2008-12-04 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Kraft-Moment-Sensor zum Messen von mindestens drei orthogonalen Belastungen
JP4878013B2 (ja) * 2007-08-27 2012-02-15 国立大学法人 東京大学 亀裂発生位置の検出方法
US8009946B2 (en) * 2008-01-22 2011-08-30 General Electric Company Fiberoptic patient health multi-parameter monitoring devices and system
US20090232183A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 General Electric Company System and method to measure temperature in an electric machine
US20090245717A1 (en) * 2008-03-27 2009-10-01 General Electric Company System and method for measuring stator wedge tightness
US8433160B2 (en) 2009-01-30 2013-04-30 Cleveland Electric Laboratories Smart fastener and smart insert for a fastener using fiber Bragg gratings to measure strain and temperature
US8780339B2 (en) 2009-07-15 2014-07-15 Koninklijke Philips N.V. Fiber shape sensing systems and methods
FR2949572B1 (fr) * 2009-08-31 2012-09-21 Kloe S A Dispositif et procede de mesure a fibre optique
WO2011060817A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 Vrije Universiteit Brussel Optical fiber structure for sensors
US8369671B2 (en) * 2010-02-26 2013-02-05 General Electric Company Hermetically sealed fiber sensing cable
CA2740372C (en) 2010-06-01 2019-07-02 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Industry Through The Communications Research Centre Canada Method and system for measuring a parameter in a high temperature environment using an optical sensor
US9314306B2 (en) 2010-09-17 2016-04-19 Hansen Medical, Inc. Systems and methods for manipulating an elongate member
CN102135459B (zh) * 2010-12-10 2013-07-24 杭州恒川科技有限公司 基于波导阵列光栅差分解调的强度检测型光子晶体光纤长周期光栅应力传感器
US20120191086A1 (en) 2011-01-20 2012-07-26 Hansen Medical, Inc. System and method for endoluminal and translumenal therapy
CN102156213A (zh) * 2011-03-24 2011-08-17 东北大学 一种基于双折射效应的光纤光栅电流测量方法
US9138166B2 (en) 2011-07-29 2015-09-22 Hansen Medical, Inc. Apparatus and methods for fiber integration and registration
CN102506740A (zh) * 2011-11-11 2012-06-20 天津亿利科能源科技发展股份有限公司 一种基于光纤光栅的储罐底板形变在线监测装置
CN104011508B (zh) * 2011-12-20 2016-11-02 洛桑联邦理工学院 基于布拉格光栅和光学时域反射计的光纤传感系统
KR101321557B1 (ko) * 2012-03-05 2013-10-23 부경대학교 산학협력단 광섬유 수소 센서 및 이를 이용한 수소 농도 측정 방법
DE102012104874B4 (de) * 2012-06-05 2016-05-19 Technische Universität München Optisches Messsystem mit Polarisationskompensation, sowie entsprechendes Verfahren
US9417127B2 (en) * 2012-10-23 2016-08-16 Eric Udd Fiber grating sensor system for measuring key parameters during high speed
CN103017687B (zh) * 2012-12-06 2015-04-29 暨南大学 正交偏振光纤光栅矢量扭转传感装置及其检测方法
CN105143853B (zh) * 2013-05-14 2019-01-04 三菱重工业株式会社 粘接构造体及粘接状态检测方法
EP3036502A4 (en) * 2013-08-23 2017-03-15 FOCE Technology International B.V. Single mode fiber bragg grating pressure sensor
CN105890828B (zh) * 2014-10-23 2018-11-16 中国计量学院 一种偏振相关内嵌式光纤m-z干涉型横向压力传感器
JP6740138B2 (ja) 2015-01-15 2020-08-12 三菱重工業株式会社 接着構造体とその製造方法及び接着状態検出方法
US10254198B2 (en) 2015-01-20 2019-04-09 Weatherford Technology Holdings, Llc Birefringent multi-peak optical reference element and birefringent sensor system
CN104596670B (zh) * 2015-02-05 2017-07-11 吉林大学 一种解决分布式光纤拉曼温度传感系统温度漂移的方法
CN105571619B (zh) * 2015-12-17 2017-10-10 安徽中科智泰光电测控科技有限公司 一种基于悬臂梁结构的fbg传感器灵敏度提高方法
CN105424252B (zh) * 2015-12-28 2018-08-14 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种光纤光栅冲击压力传感器及处理方法
US10267694B2 (en) * 2016-01-15 2019-04-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Micrometeoroid and orbital debris impact detection and location using fiber optic strain sensing
US9952081B2 (en) * 2016-02-29 2018-04-24 The Boeing Company System and method for measuring liquid levels having a fiber with a strain layer around a Bragg grating
US10168501B2 (en) * 2016-05-27 2019-01-01 Nxgen Partners Ip, Llc System and method for transmissions using eliptical core fibers
CN106404065B (zh) * 2016-10-09 2019-05-07 山东大学 一种复合材料封装的光纤光栅传感器及其制造方法
CN106441447B (zh) * 2016-11-15 2018-12-11 太原理工大学 基于混沌布里渊动态光栅的分布式光纤传感系统
CN106767475B (zh) * 2016-11-18 2019-10-18 北京航空航天大学 一种基于横向布贴光纤光栅光谱图像分析的孔边裂纹诊断方法
CN106840869B (zh) * 2016-12-15 2019-08-23 北京航空航天大学 一种基于两种布贴方式下光纤光栅光谱图像分析的孔边裂纹诊断方法
CN106918297A (zh) * 2017-03-29 2017-07-04 西安近代化学研究所 一种注装火炸药装药结构损伤实时监测的方法
CN108871658A (zh) * 2017-05-15 2018-11-23 中兴通讯股份有限公司 光纤压力传感器、光纤压力传感系统及压力测量方法
US10557343B2 (en) 2017-08-25 2020-02-11 Schlumberger Technology Corporation Sensor construction for distributed pressure sensing
CN108195483A (zh) * 2017-12-26 2018-06-22 北京信息科技大学 一种实现温度和应变测量的光纤f-p传感器制作方法
US11071330B2 (en) 2018-09-23 2021-07-27 J&C Brand, LLC Body suit
CN113804351B (zh) * 2020-06-16 2024-03-22 潍坊嘉腾液压技术有限公司 螺旋管路内压力响应及压力分布的检测系统
WO2021258203A1 (en) * 2020-06-23 2021-12-30 2252778 Alberta Inc. Methods and apparatus for remotely laying cable
IT202000032027A1 (it) * 2020-12-23 2022-06-23 Brembo Spa Metodo e sistema per interrogare un sensore fibre bragg grating birifrangente, impiegante rilevazione ottica eterodina
CN113008441B (zh) * 2021-02-26 2022-11-04 武汉理工大学 用于测量液体压力和振动的光纤光栅传感器
US11903572B2 (en) 2021-09-14 2024-02-20 Nuvasive, Inc. Surgical instruments, systems, and methods with optical sensors
KR102459369B1 (ko) * 2022-03-18 2022-10-26 국방과학연구소 광빗 기반의 수중 음향 탐지 장치 및 그 방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4806012A (en) * 1984-08-13 1989-02-21 United Technologies Corporation Distributed, spatially resolving optical fiber strain gauge
US4915468A (en) * 1987-02-20 1990-04-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Apparatus using two-mode optical waveguide with non-circular core
US4996419A (en) * 1989-12-26 1991-02-26 United Technologies Corporation Distributed multiplexed optical fiber Bragg grating sensor arrangeement
US5319435A (en) * 1991-09-04 1994-06-07 Melle Serge M Method and apparatus for measuring the wavelength of spectrally narrow optical signals
GB9203471D0 (en) * 1992-02-19 1992-04-08 Sensor Dynamics Ltd Optical fibre pressure sensor
GB2264298A (en) * 1992-02-24 1993-08-25 Sensor Dynamics Ltd Method of making an optical fibre sensor
US5380995A (en) * 1992-10-20 1995-01-10 Mcdonnell Douglas Corporation Fiber optic grating sensor systems for sensing environmental effects
US5361130A (en) * 1992-11-04 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber grating-based sensing system with interferometric wavelength-shift detection
US5426297A (en) * 1993-09-27 1995-06-20 United Technologies Corporation Multiplexed Bragg grating sensors
US5399854A (en) * 1994-03-08 1995-03-21 United Technologies Corporation Embedded optical sensor capable of strain and temperature measurement using a single diffraction grating
US5493113A (en) * 1994-11-29 1996-02-20 United Technologies Corporation Highly sensitive optical fiber cavity coating removal detection
US5591965A (en) * 1995-05-08 1997-01-07 Udd; Eric Multiparameter sensor system using a multiple grating fiber optic birefringent fiber
US5646401A (en) * 1995-12-22 1997-07-08 Udd; Eric Fiber optic grating and etalon sensor systems
US5641956A (en) * 1996-02-02 1997-06-24 F&S, Inc. Optical waveguide sensor arrangement having guided modes-non guided modes grating coupler

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2522679C2 (ru) * 2009-09-30 2014-07-20 Фастен Груп Компани,Лтд. Система "интеллектуального" троса для моста с использованием встроенных датчиков с волоконными дифракционными решетками
RU2736903C2 (ru) * 2011-07-21 2020-11-23 Фишер Контролз Интернешнел Ллс Система контроля управляющего клапана и способ обнаружения изменения в механической целостности вала клапана
RU2510609C2 (ru) * 2012-07-27 2014-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Устройство оптической идентификации измерительных каналов системы встроенного неразрушающего контроля на основе волоконно-оптических брэгговских датчиков
RU2515116C1 (ru) * 2012-11-23 2014-05-10 Кирилл Рудольфович Карлов Волоконно-оптический датчик давления
RU2515116C9 (ru) * 2012-11-23 2014-08-10 Кирилл Рудольфович Карлов Волоконно-оптический датчик давления
RU2756615C1 (ru) * 2019-12-20 2021-10-04 Чайна Юниверсити оф Петролеум (Ист Чайна) Наддолотная многопараметрическая измерительная система на основе волоконной решетки и способ ее применения
RU202419U1 (ru) * 2020-06-03 2021-02-17 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Чувствительный элемент датчика давления

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001510556A (ja) 2001-07-31
WO1998010242A1 (en) 1998-03-12
JP4083809B2 (ja) 2008-04-30
EP0923703A1 (en) 1999-06-23
CN1230253A (zh) 1999-09-29
NO991026L (no) 1999-03-02
AU4336197A (en) 1998-03-26
CN1155798C (zh) 2004-06-30
CA2258640A1 (en) 1998-03-12
US5828059A (en) 1998-10-27
NO991026D0 (no) 1999-03-02
EP0923703A4 (en) 2005-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2213328C2 (ru) Система датчиков поперечной деформации на основе волоконно-оптических решеток
US6304686B1 (en) Methods and apparatus for measuring differential pressure with fiber optic sensor systems
US5563967A (en) Fiber optic sensor having a multicore optical fiber and an associated sensing method
Davis et al. Shape and vibration mode sensing using a fiber optic Bragg grating array
Santos et al. Handbook of optical sensors
Vengsarkar et al. Fiber-optic dual-technique sensor for simultaneous measurement of strain and temperature
RU2205374C2 (ru) Волоконно-оптические датчики давления и система измерения давления, их включающая
US6218661B1 (en) Methods and apparatus for mechanically enhancing the sensitivity of transversely loaded fiber optic sensors
Ferraro et al. On the possible use of optical fiber Bragg gratings as strain sensors for geodynamical monitoring
US5118931A (en) Fiber optic microbending sensor arrays including microbend sensors sensitive over different bands of wavelengths of light
US20080212917A1 (en) Fiber Optic Temperature and Pressure Sensor and System Incorporating Same
CN106546274A (zh) 细芯光纤布拉格光栅温度和应变传感器及其检测方法
US6069985A (en) Cross-fiber Bragg grating transducer
Vorathin et al. A novel temperature-insensitive hydrostatic liquid-level sensor using chirped FBG
CN109709070A (zh) 复合光纤光栅传感器及其折射率和温度双参量测量方法
Bock et al. Development of a polarimetric optical fiber sensor for electronic measurement of high pressure
JP4064343B2 (ja) 対をなすブラッグ格子の使用に基づいた差分測定システム
US6611633B1 (en) Coated fiber pressure sensors utilizing pressure release coating material
Wu et al. The possible use of fiber Bragg grating based accelerometers for seismic measurements
Ren et al. Development of tube-packaged FBG strain sensor and application in the vibration experiment of submarine pipeline model
US5381493A (en) Optical fiber strain sensor with improved linearity range
Pal Optical fiber sensors: A versatile technology platform for sensing
Caucheteur et al. Use of weakly tilted fiber Bragg gratings for sensing purposes
Wolf et al. Multiparameter point sensing with the FBG-containing multicore optical fiber
Peters et al. Optical fiber sensors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040909