实时非线性光学应变仪系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及光纤应变(strain)测量系统，更具体地讲，涉及一种具有非线性源信号的光纤应变测量系统。
【背景技术】
[0002]在传统基于光纤的应变测量系统中，源信号被引导至光纤中，因为光纤中施加的应变或者因为由于在光纤上施加的机械变化所引起的偏振重配置，所以发生回波信号。在这些传统系统中回波信号的信噪比不太理想，这是因为回波信号的大小远小于线性源信号的大小。在这些系统中可将布拉格光栅写入光纤中以生成更大的回波信号，但是回波信号的信噪比仍低于所期望的。另外，在传统基于光纤的应变测量系统中源信号的波长通常在预定范围上变化，监测回波信号以检测峰值，应变测量信号对应于检测到峰值时的源信号的波长。这种类型的系统针对各个测量施加了与使源信号在工作波长范围上扫过源信号所需的时间对应的延迟。
[0003]因此，需要一种基于光纤的应变测量系统，其回波信号具有更高的信噪比。另外，需要一种实时地提供测量信号的基于光纤的应变测量系统。
【发明内容】
[0004]在一个方面，提供一种测量两个固定点之间的应变的系统。光纤具有第一端、第二端以及固定在两个固定点之间的中心部分。第一光源输出具有第一频率的光信号并且耦合至光纤的第一端。第二光源输出具有不同于第一频率的第二频率的光信号并且也耦合至光纤的第一端。后向散射检测器耦合至光纤的第一端以用于从光纤接收回波光信号并且基于所述回波光信号输出信号。前向散射检测器耦合至光纤的第二端以用于从光纤接收前向光信号并且基于所述前向光信号输出信号。处理器耦合以接收来自后向散射检测器和前向散射检测器的信号。所述处理器被配置为基于来自后向散射检测器和前向散射检测器的信号生成与结构上的两个点之间的应变成比例的输出信号。
[0005]在另一实施方式中，第一光源、第二光源和后向散射检测器可经由3:1親合器(103)耦合至光纤。另外，后向散射检测器可包括频率控制元件，该频率控制元件被配置为具有与基于第一频率和第二频率所计算的响应频率对应的频率，所计算的响应频率不同于第一频率和第二频率。另外，前向散射检测器可包括频率控制元件，该频率控制元件被配置为具有与基于第一频率和第二频率所计算的响应频率对应的频率，所计算的响应频率不同于第一频率和第二频率。另外，光纤的中心部分可包括布拉格光栅，该布拉格光栅被配置为按照与基于第一频率和第二频率所计算的响应频率对应的频率反射光，所计算的响应频率不同于第一频率和第二频率。另外，第一光源可包括被配置为具有第一预定强度的强度控制元件、被配置为具有第一预定偏振的偏振控制元件以及被配置为具有与第一频率对应的频率的频率控制元件。另外，第二光源可包括被配置为具有第二预定强度的强度控制元件、被配置为具有第二预定偏振的偏振控制元件以及被配置为具有与第二频率对应的频率的频率控制元件。另外，第一预定强度可与第二预定强度相同。另外，第一预定偏振可与第二预定偏振相同。
[0006]在另一方面，提供一种测量两个固定点之间的应变的系统。光纤具有第一端、第二端以及固定在两个固定点之间的中心部分。第一光源输出具有第一频率的光信号并且耦合至光纤的第一端。第二光源输出具有不同于第一频率的第二频率的光信号并且也耦合至光纤的第一端。后向散射检测器耦合至光纤的第一端以用于从光纤接收回波光信号并且基于回波光信号输出信号。处理器耦合以从后向散射检测器接收信号。所述处理器被配置为基于来自后向散射检测器的信号生成与结构上的两个点之间的应变成比例的输出信号。
[0007]在另一方面，提供一种测量两个固定点之间的应变的系统。光纤具有第一端、第二端以及固定在两个固定点之间的中心部分。第一光源输出具有第一频率的光信号并且耦合至光纤的第一端。第二光源输出具有不同于第一频率的第二频率的光信号并且也耦合至光纤的第一端。前向散射检测器耦合至光纤的第二端以用于从光纤接收前向光信号并且基于前向光信号输出信号。处理器耦合以从前向散射检测器接收信号。所述处理器被配置为基于来自前向散射检测器的信号生成与结构上的两个点之间的应变成比例的输出信号。
[0008]另外，本公开包括根据以下条款的实施方式:
[0009]条款1、一种测量两个固定点之间的应变的系统，该系统包括:
[0010]光纤，该光纤具有第一端、第二端以及固定在所述两个固定点之间的中心部分；
[0011]第一光源，该第一光源输出具有第一频率的光信号并且耦合至所述光纤的所述第一端;
[0012]第二光源，该第二光源输出具有不同于所述第一频率的第二频率的光信号并且耦合至所述光纤的所述第一端；
[0013]后向散射检测器，该后向散射检测器耦合至所述光纤的所述第一端以用于从所述光纤接收回波光信号并且基于所述回波光信号输出信号；
[0014]前向散射检测器，该前向散射检测器耦合至所述光纤的所述第二端以用于从所述光纤接收前向光信号并且基于所述前向光信号输出信号；以及
[0015]处理器，该处理器耦合以接收来自所述后向散射检测器和所述前向散射检测器的所述信号，所述处理器被配置为基于来自所述后向散射检测器和所述前向散射检测器的所述信号生成与所述两个固定点之间的所述应变成比例的输出信号。
[0016]条款2、根据条款I所述的系统，其中，所述第一光源、所述第二光源和所述后向散射检测器经由3:1耦合器耦合至所述光纤。
[0017]条款3、根据条款I所述的系统，其中，所述后向散射检测器包括频率控制元件，该频率控制元件被配置为具有与基于所述第一频率和所述第二频率所计算的响应频率对应的频率，所计算的响应频率不同于所述第一频率和所述第二频率。
[0018]条款4、根据条款I所述的系统，其中，所述前向散射检测器包括频率控制元件，该频率控制元件被配置为具有与基于所述第一频率和所述第二频率所计算的响应频率对应的频率，所计算的响应频率不同于所述第一频率和所述第二频率。
[0019]条款5、根据条款I所述的系统，其中，所述光纤的所述中心部分包括布拉格光栅，该布拉格光栅被配置为按照与基于所述第一频率和所述第二频率所计算的响应频率对应的频率反射光，所计算的响应频率不同于所述第一频率和所述第二频率。
[0020]条款6、根据条款I所述的系统，其中，所述第一光源包括被配置为具有预定强度的强度控制元件、被配置为具有预定偏振的偏振控制元件以及被配置为具有与所述第一频率对应的频率的频率控制元件。
[0021]条款7、根据权利要求条款I所述的系统，其中，所述第二光源包括被配置为具有预定强度的强度控制元件、被配置为具有预定偏振的偏振控制元件以及被配置为具有与所述第二频率对应的频率的频率控制元件。
[0022]条款8、一种测量两个固定点之间的应变的系统，该系统包括:
[0023]光纤，该光纤具有第一端、第二端以及固定在所述两个固定点之间的中心部分；
[0024]第一光源，该第一光源输出具有第一频率的光信号并且耦合至所述光纤的所述第一端;
[0025]第二光源，该第二光源输出具有不同于所述第一频率的第二频率的光信号并且耦合至所述光纤的所述第一端；
[0026]后向散射检测器，该后向散射检测器耦合至所述光纤的所述第一端以用于从所述光纤接收回波光信号并且基于所述回波光信号输出信号；以及
[0027]处理器，该处理器耦合以接收来自所述后向散射检测器的所述信号，所述处理器被配置为基于来自所述后向散射检测器的所述信号生成与所述两个固定点之间的所述应变成比例的输出信号。
[0028]条款9、根据条款8所述的系统，其中，所述第一光源、所述第二光源和所述后向散射检测器经由3:1耦合器耦合至所述光纤。
[0029]条款10、根