专利名称：反射型光纤核辐射传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种监测核辐射的反射型光纤核辐射传
感器。
背景技术：
核辐射传感器是利用放射性同位素来进行测量的传感器，又称放射性同位素传感 器。核辐射传感器是基于被测物质对射线的吸收、反散射或射线对被测物质的电离激发作 用而进行工作的。放射性同位素在衰变过程中放出带有一定能量的粒子(或称射线)，包括 a粒子、13粒子、Y射线和中子射线。 现有的核辐射传感器包括放射源、探测器和信号转换电路。核辐射传感器一般是 根据某些物质在核辐射作用下产生发光效应或气体电离效应来工作的。常用的探测器有电 流电离室、盖格计数管和闪烁计数管三种。 然而现有技术中却没有一种能够对监测核辐射并对核辐射进行测量的传感装置， 根据核辐射传感器的原理我们可以进行反向利用a射线、Y射线等的辐射会使光纤材料 的吸收损耗增加，从而使光纤的输出功率下降，利用光纤这一特性制成光纤辐射传感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种反射型光纤核辐射传感器，本装置根据辐射会导致光纤 材料的吸收损耗增加，从而使光纤的输出功率下降，利用光纤这一特性制成光纤辐射传感 器。采用了双通道反射式光路结构设计，可更好的消除由于电磁干扰及器件温度漂移等因 素对系统造成的影响，使系统具有更佳的灵敏度和稳定性，同时单端探测结构简单、体积 小、重量轻、便于安装、成本低。 本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的 —种反射型光纤核辐射传感器，包括一光纤分路器及一光纤耦合器，所述光纤分 路器的输入端与一光源连接，所述光纤分路器的第一输出端与所述光纤耦合器的输入端连 接，所述光纤分路器的第二输出端与一光接收模块的第二输入端连接，所述光纤耦合器的 通信端通过一传感光纤与一光反射镜连接；所述光纤耦合器的输出端与所述光接收模块的 第一输入端连接，所述光接收模块与一微处理器连接。 进一步地，本专利中所述传感光纤为吸收辐射与光传导的传感铅玻璃光纤。
进一步地，本专利中所述光源为输出波长为1310nm的半导体激光器发出的激光 光源。 进一步地，本专利中所述光接收模块包括光探测器、放大电路和滤波电路，所述光 探测器为同轴尾纤型PIN光电探测器。 进一步地，本专利中所述光反射镜为单面抛光的高反射率半导体晶片。 进一步地，本专利中所述光源经所述光纤分路器分为第一光束和第二光束，第一
光束接入所述光接收模块的第二输入端，第二光束依次通过所述光纤耦合器、所述传感光纤、所述反射镜后反射回到所述光纤耦合器，由光纤耦合器到达所述光接收模块的第一输 入端，所述微处理器通过计算核辐射导致所述传感光纤的吸收损耗增加的特性关系得到核 辐射强度值。
进一步地，本专利中所述微处理器的计算公式为
P00/Pn = KX/(1-X) 其中K分别为所述传感光纤被核辐射作用发生的损耗系数，X : (l-X)为所述光纤 分路器的分光比值。 本专利装置的工作原理是a射线、Y射线等的核辐射会使光纤材料的吸收损耗
增加，从而使光纤的输出功率下降。本专利中光源经光纤分路器分为两束功率分别为XP。和
(l-X)P。的光束，(l-X)P。的光束经参考光纤引出(Pn)接入光接收模块的第二输入端，XP。
的光束经光纤耦合器后通过传感光纤射入光反射镜，入射光经光反射镜反射后再次经传感
光纤到达光纤耦合器，再由光纤耦合器到达光接收模块的第一输入端，在光接收模块将两
束光束的功率进行比较 P00/Pn = KX/(1-X) 其中K分别为传感光纤被辐射光作用发生的损耗系数，X : (l-X)为光纤分路器3 的分光比值。 经微处理器计算得到P。。/Pu的值，由辐射致光纤材料的吸收损耗增加的特性关系 即可得到测量的核辐射强度值。 本发明相比于现有技术具有如下效果本发明的传感器采用了双通道反射式光路 结构设计，与单通道系统的不同之处在于增加了一参考光纤，监测光源功率的变化。在同一 辐射条件下，得到参考光纤和置于辐射区域的被测光纤输出结果，在同一辐射条件下，得到 参考光纤和置于辐射区域的被测光纤两者的功率变化，再将两者相比，这样在系统光路的 内部建立一个参照对比系统，消除光源不稳定因素，达到提高系统性能的目的。
现结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步说明
图1为本发明装置中光路结构示意图；
图2为本发明装置的各部件连接结构示意图； 图中l-微处理器 2-光接收模块 3-光纤分路器 4-光源5-光纤耦合器 6-传感铅玻璃光纤7-光反射镜
具体实施例方式
如图1所示，本发明传感器光路结构是光纤分路器3的输入端31接入光源；光纤 分路器3的第一输出端通过光纤23与光纤耦合器5的输入端连接，光纤分路器3的第二输 出端通过光纤22接出，光纤耦合器5的通信端(C0M端)用于连接传感铅玻璃光纤6，传感 铅玻璃光纤6的尾端与光反射镜7连接；光纤耦合器5的输出端通过光纤21接出。
如图2为本发明装置的各部件连接结构示意图，其包括微处理器1、光接收模块 2、光纤分路器3、光源4、光纤耦合器5、传感铅玻璃光纤6和光反射镜7。光源4的输出 通 过光纤31与光纤分路器3的输入端连接；光纤分路器3的第一输出端与光纤耦合器5的输入端连接，光纤分路器3的第二输出端经参考光纤22与光接收模块2的第二输入端连接， 光纤耦合器5的通信端(COM端)与传感铅玻璃光纤6连接，传感铅玻璃光纤6的尾端与光 反射镜7连接；光纤耦合器5的输出端通过光纤21与光接收模块2的第一输入端相连接； 光接收模块2和微处理器1连接。 光反射镜7是一种单面抛光的高反射率的半导体晶片；其功能是将传感铅玻璃光
纤6输出的光功率尽可能完全返回传感铅玻璃光纤6。 传感铅玻璃光纤6是一种特殊光纤，其功能是吸收辐射与光传导。 光纤分路器3的作用是光源4输入光纤分路器3的光入射端，经光纤分路器3以
按某一比例分光后经第一和第二光输出端输出。 光源4是一种激光光源，本发明选用输出波长为1310nm的半导体激光器输出光 源。 光接收模块2是一种常用的包括光探测器、放大电路和滤波电路的光接收单元，
本发明光接收模块2中的光探测器选用同轴尾纤型PIN光电探测器。 微处理器1是一种常用的微处理器，通常包括模数转换和数据处理的功能电路。 本发明的光纤核辐射传感器采用了双通道反射式光路结构设计，与单通道系统的
不同之处在于增加了一参考光纤，监测光源功率的变化。在同一辐射条件下，得到参考光纤
和置于辐射区域的被测光纤的功率变化，再将两者相比，这样在系统光路的内部建立一个
参照对比系统，消除光源不稳定因素，达到提高系统性能的目的。 本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式
只是示例性的，是为了更好的 使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制，只要是根据 本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。
权利要求
一种反射型光纤核辐射传感器，包括一光纤分路器及一光纤耦合器，其特征在于所述光纤分路器的输入端与一光源连接，所述光纤分路器的第一输出端与所述光纤耦合器的输入端连接，所述光纤分路器的第二输出端与一光接收模块的第二输入端连接，所述光纤耦合器的通信端通过一传感光纤与一光反射镜连接；所述光纤耦合器的输出端与所述光接收模块的第一输入端连接，所述光接收模块与一微处理器连接。
2. 根据权利要求1所述的反射型光纤核辐射传感器，其特征在于所述传感光纤为吸收辐射与光传导的传感铅玻璃光纤，所述传感光纤的吸收损耗与核 辐射作用的强度具有一定的线性关系。
3. 根据权利要求1所述的反射型光纤核辐射传感器，其特征在于 所述光源为输出波长为1310nm的半导体激光器发出的激光光源。
4. 根据权利要求1所述的反射型光纤核辐射传感器，其特征在于 所述光接收模块包括光探测器、放大电路和滤波电路，所述光探测器为同轴尾纤型PIN光电探测器。
5. 根据权利要求1所述的反射型光纤核辐射传感器，其特征在于 所述光反射镜为单面抛光的高反射率半导体晶片。
6. 根据权利要求1所述的反射型光纤核辐射传感器，其特征在于所述光源经所述光纤分路器分为第一光束和第二光束，第一光束接入所述光接收模块 的第二输入端，第二光束依次通过所述光纤耦合器、所述传感光纤、所述反射镜后反射回到 所述光纤耦合器，由光纤耦合器到达所述光接收模块的第一输入端，所述微处理器通过计 算核辐射导致所述传感光纤的吸收损耗增加的特性关系得到核辐射强度值。
7. 根据权利要求1所述的反射型光纤核辐射传感器，其特征在于 所述微处理器的计算公式为P00/Pn = KX/(1-X)其中K分别为所述传感光纤被核辐射作用发生的损耗系数，x : (i-x)为所述光纤分路器的分光比值。
全文摘要
本发明公开了一种反射型光纤核辐射传感器，它利用辐射致光纤损耗增加特性的特性，其结构包括一光纤分路器及一光纤耦合器，所述光纤分路器的输入端与一光源连接，所述光纤分路器的第一输出端与所述光纤耦合器的输入端连接，所述光纤分路器的第二输出端与一光接收模块的第二输入端连接，所述光纤耦合器的通信端通过一传感光纤与一光反射镜连接；所述光纤耦合器的输出端与所述光接收模块的第一输入端连接，所述光接收模块与一微处理器连接。本装置采用了双通道反射式光路结构设计，可更好的消除由于电磁干扰及器件温度漂移等因素对系统造成的影响，使系统具有更佳的灵敏度和稳定性，同时单端探测结构简单、体积小、重量轻、便于安装、成本低。
文档编号G01T1/16GK101694526SQ20091020172
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者仝芳轩, 周正仙, 席刚, 杨斌, 皋魏 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司;