专利名称：光纤布拉格光栅传感器解调装置的制作方法
技术领域：
光纤布拉格光栅传感器解调装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种解调装置，具体说是一种光纤布拉格光栅传感器解调装置。
技术背景[0002]光纤传感技术具有一系列独特的优点。光纤本身不带电，体小质轻，易弯曲，抗电磁干扰、抗辐射性能好，特别适用于易烯、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。[0003]布拉各光栅传感器除了具有一般光纤传感器的优点外，还具有一些明显优于其它光纤传感器的地方，其中最重要的就是光纤光栅传感器的传感信号为波长调制。这一传感机制的好处在于测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响；避免了一般干涉型传感器中相位测量的不清晰和固有参考点的需要；能方便的使用波分复用技术，在一根光纤中串接多个光纤光栅进行分布式测量。[0004]而阻碍光纤布拉格光栅传感器大规模广泛应用的原因在于波长检测仪器的造价曰虫印贝。实用新型内容[0005]发明目的针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种结构简单、性能稳定、造价低廉的光纤布拉格光栅传感器解调装置。[0006]技术方案为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为一种光纤布拉格光栅传感器解调装置，包括信号调制装置和信号解调装置，所述信号调制装置包括宽带光源、光纤光栅、第一光纤耦合器和第二光纤耦合器，所述光纤光栅包括测量光栅和扫描光栅；宽带光源、第一光纤耦合器和测量光栅依次连接；第一光纤耦合器、第二光纤耦合器和扫描光栅依次连接。[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述信号解调装置包括CPU、编码器、应变显示器、 伺服电机、丝杆、环氧树脂和光感开关，所述扫描光栅设在环氧树脂上，所述伺服电机通过丝杆与环氧树脂连接，所述CPU通过编码器与伺服电机相连，所述光感开关和应变显示器均与CPU相连，所述第二光纤耦合器与光感开关连接。[0008]本实用新型的工作原理采用一个扫描光栅来跟踪测量光栅的应变变化；扫描光栅与测量光栅具有相同的初始中心波长，当被测体产生应变变化，则测量光栅的中心波长变化，此时通过电机驱动使得环氧树脂产生动态的应变变化，当环氧树脂的应变量与被测体的应变量相同时，测量光栅的中心波长与贴在环氧树脂上的扫描光栅的中心波长应相同，根据编码器发送的脉冲量可计算出电机的转数从而可以换算出环氧树脂的应变量也就是被测体的应变量。[0009]有益效果与现有技术相比，本实用新型结构简单、体积小、重量轻，易于携带、性能稳定；它能避开波长检测，能降低传感器的造价，采用编码器来控制电机的位移产生相的扫描应变能大大提高测量的精度；本实用新型应用电机的运动使环氧树脂产生相应的应变2/3页量来跟踪被测物体的应变量，测量装置结构简单，由于应用工业控制器件系统稳定可靠，造价低、测量精度高，在极低温、强磁场、易燃易爆等恶劣环境中具有广泛的应用前景。
[0010]图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
[0011]
以下结合附图对本实用新型做更进一步的解释。[0012]如图1所示，本实用新型一种光纤布拉格光栅传感器的调制解调装置，包括信号调制装置和信号解调装置，信号调制装置包括宽带光源1、光纤光栅、第一光纤耦合器2和第二光纤耦合器3，光纤光栅包括测量光栅4和扫描光栅5 ；宽带光源1、第一光纤耦合器2 和测量光栅4依次连接，并且相邻两者之间都是通过单模光纤连接的；第一光纤耦合器2、 第二光纤耦合器3和扫描光栅5依次连接，其中第二光纤耦合器3通过单模光纤与扫描光栅5连接，两个耦合器之间也是通过单模光纤连接；信号解调装置包括CPU 6、编码器7、应变显示器8、伺服电机9、丝杆10、环氧树脂11和光感开关12，扫描光栅5设在环氧树脂11 上，伺服电机9通过丝杆10与环氧树脂11连接，CPU 6通过编码器7与伺服电机9相连， 光感开关12和应变显示器8均与CPU 6相连，第二光纤耦合器3与光感开关12通过单模光纤连接；光感开关12、CPU 6、编码器7、应变显示器8间俱用一般铜质信号线连接。图中宽带光源1与伺服电机9的电源为220V交流电。[0013]图1中上半部分装置主要功能为测量，其中测量光栅4粘贴在被测体上，两个光栅通过第一光纤耦合器2、单模光纤相连接，初始中心波长相同。其中的光栅全称为光纤布拉格光栅就是利用特殊的紫外线照射工艺，对光纤纤芯进行照射，使得光纤纤芯的一段区域折射率发生周期性变化，从而制成光纤光栅，光纤光栅是无源器件，它能将入射光中某一特定波长的光部分或全部反射，反射光的波长由下式确定[0014]XB = 2Aneff[0015]上式中λ B为反射光的波长，A为光栅栅距，Iieff为光纤纤芯的有效折射率其值不变，因此，反射光的波长完全由光栅栅距确定。[0016]测量时，宽带光源1发出宽带光束，通过光纤向测量光栅4透射，只有波长与测量光栅4的中心波长相同的光才会反射回来，当测量光栅4的栅距随着被测体的应变发生改变时，测量光栅4的中心波长会相应的发生改变，即反射光的波长也会发生改变，反射回来的光通过第一光纤耦合器2、光纤向扫描光栅5也即扫描光栅5传导，此时运用外力来改变扫描光栅5的栅距，当扫描光栅5的栅距与测量光栅4的栅距又相同时它们的中心波长相同，结果是被测量光栅4反射回来射向扫描光栅5的光又会被扫描光栅5反射通过第二光纤耦合器3向光探测器发射。也就是说，当光探测器探测到有光时说明此时测量光栅4和扫描光栅5的中心波长是相同的。[0017]图1的下半部分公开了驱动扫描光栅5跟踪测量光栅4的中心波长的装置。上面提到通过外力改变扫描光栅5的中心波长，实际上是把扫描光栅5粘在环氧树脂11上，伺服电机9的转子通过丝杆10使伺服电机9的转动传递到环氧树脂11上，迫使环氧树脂11 发生变形从而产生应变，如此扫描光栅5的中心波长发生改变，如果周期地改变环氧树脂411的应变，那么扫描光栅5的中心波长也会发生周期性的改变，也就产生了扫描测量光栅4 的中心波长的效果。当两个光栅中心波长一致时，环氧树脂11的应变也就和被测体的应变相同，该应变通过安装在伺服电机9上的编码器7发送脉冲数量换算即可得到，于是得到被测体的应变量。[0018] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种光纤布拉格光栅传感器解调装置，包括信号调制装置和信号解调装置，其特征在于所述信号调制装置包括宽带光源(1)、光纤光栅、第一光纤耦合器(2)和第二光纤耦合器(3)，所述光纤光栅包括测量光栅(4)和扫描光栅(5);宽带光源(1)、第一光纤耦合器 (2)和测量光栅(4)依次连接；第一光纤耦合器(2)、第二光纤耦合器(3)和扫描光栅(5)依次连接。
2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅传感器解调装置，其特征在于，所述信号解调装置包括CPU (6)、编码器(7)、应变显示器(8)、伺服电机(9)、丝杆(10)、环氧树脂(11) 和光感开关(12)，所述扫描光栅(5)设在环氧树脂(11)上，所述伺服电机(9)通过丝杆(10) 与环氧树脂(11)连接，所述CPU (6)通过编码器(7)与伺服电机(9)相连，所述光感开关 (12)和应变显示器(8)均与CPU (6)相连，所述第二光纤耦合器(3)与光感开关(12)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种光纤布拉格光栅传感器解调装置，包括信号调制装置和信号解调装置，其中信号调制装置包括宽带光源、测量光栅和扫描光栅、两个耦合器，以上器件之间通过单模光纤连接。信号解调装置包括CPU、应变显示器、伺服电机、丝杆、环氧树脂和光感开关。本实用新型结构简单、性能稳定、造价低廉，具有较广的应用前景；能避开波长检测，能降低传感器的造价，采用编码器来控制电机的位移产生相的扫描应变能大大提高测量的精度，本装置结构简单、体积小、重量轻，易于携带。
文档编号G01D5/26GK202281618SQ20112038772
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者冯遵安 申请人:冯遵安