专利名称：一种基于热移动方式的光纤光栅波长分析装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种利用光纤光栅的温度一波长响应 特性来分析出传感光纤光栅的波长随被测物理量变化特征的装置，可用于任何采用光纤光 栅为核心的传感器。其成本低、精度高，适合我国国情。推广价质高。
背景技术：
目前我国采用的F-P波长解调装置一般由光纤端面加套管组成。因其插入损耗较 大，控制波长扫描电路复杂，稳定性差，还不能应用在工业过程。其它类高档波长解装置只 能依靠进口，并且其成本很高，一般使用在高端需求的场合。
发明内容本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于热移动方式的光纤光 栅波长分析装置。本发明提供的基于热移动方式的光纤光栅波长分析装置，包括激光器L，所述的激光器为宽带红外线激光器。激光器通过单模光纤光缆连接第 一光纤耦合器G1，第一光纤耦合器的输出依次连接串联在一起的第一至第四光纤光栅传感 器FBG1、FBG2、FBG3和FBG4，第一光纤耦合器的另一端口连接第二光纤耦合器G2，第二光纤 耦合器的两个输出端分别连接第三和第四光纤耦合器G3和G4，第三和第四光纤耦合器的 输出端分别连接精密解调平台P的4个输入端Bi、B2、B3、B4，精密解调平台的4个输出端 CUC 2、C 3、C 4分别经过第一至第四精密光电检测器D1、D2、D3、D4并分别通过各自的输 出端A1、A2、A3、A4连接微处理器DSP，最后DSP通过232串口上传给计算机，由计算机将解 调结果贮存并显示。所述的精密解调平台由四个与光纤光栅传感器对应的解调光纤光栅构成，该精密 解调平台同时设置有由微处理器DSP控制的加温装置与降温装置。所述的解调光纤光栅为 具有聚酰亚胺涂层的耐高温光纤光栅。本发明的优点和积极效果本发明提出了一种利用光纤光栅的温度——波长响应特性来分析出传感光纤光 栅的波长随被测物理量变化特征的装置，该装置可用来解调任何采用光纤光栅为核心的传 感器，解调精度高，重复性好，寿命长，特别是对高温高压，小体积光纤光栅传感器的波长解 调非常适用。该装置在保证解调精度的前提下可完全不依赖进口并能大大降低成本十几 倍，达到降低成本，节能减排的目的。该装置特别适合我国国情，具有极大的推广价质。
图1是本发明装置的整体结构原理框图；图2是本发明装置的光源光谱分布图；图3是本发明装置的精密解调平台P的4个输入端Bi、B2、B3、B4得到的光谱分布图；图4是本发明装置的精密解调平台P在DSP控制下不断对第一至第四光纤光栅传 感器FBG1. FBG2、FBG3和FBG4反复加热-冷却-加热-冷却的温度变化曲线；图5是本发明装置的精密光电检测器D1、D2、D3、D4各自的输出端A1、A2、A3、A4端就 能得到经第一至第四解调光纤光栅FBG I、FBG Π、FBG ΠΙ、FBGIV解调后的电压曲线图；图6是本发明装置的罗辑框图。其中，FBGl为第一光纤光栅传感器、FBG2为第二光纤光栅传感器、FBG3为第三光 纤光栅传感器、FBG4为第四光纤光栅传感器.Gl为第一光纤耦合器、G2为第二光纤耦合器、 G3为第三光纤耦合器、G4为第四光纤耦合器，L为C波段激光器，P为精密解调平台，Bi、 Β2、Β3、Β4分别为精密解调平台P的4个输入端，fbgl. fbg2.fbg3.fbg4分别为第一至第四 解调光纤光栅，C1、C 2、C 3、C 4分别为精密解调平台P的4个输出端，D1、D2、D3、D4分别 为第一至第四精密光电检测器，A1、A2、A3、A4分别为第一至第四精密光电检测器各自的输 出端。
具体实施方式
实施例1 本发明提出了一种利用光纤光栅的温度——波长特性来分析光纤光栅传感器的 波长随被测物理量变化特征的装置，该装置可用于任何采用光纤光栅为核心的传感器。其 成本低精度高适合我国国情。推广价质高。如图1所示，该装置包括C波段激光器L，激光器L通过单模光纤光缆连接第一光纤耦合器G1，第一光纤 耦合器Gl的输出依次连接串联在一起的第一至第四光纤光栅传感器FBG1、FBG2、FBG3和 FBG4，第一光纤耦合器Gl的另一端口连接第二光纤耦合器G2，第二光纤耦合器G2的两个输 出端分别连接第三和第四光纤耦合器G3和G4，第三和第四光纤耦合器G3和G4的输出端 分别连接精密解调平台P的4个输入端Bi、B2、B3、B4，精密解调平台P的4个输出端Cl、 C 2、C 3、C 4分别经过第一至第四精密光电检测器D1、D2、D3、D4并分别通过各自的输出 端Al、A2、A3、A4连接微处理器DSP，微处理器DSP与其中的专用程序负责全部解调与控制 过程，包括控制P的加温与降温、数据的采集与传送。P在工作时受DSP的控制要反复加 热-冷却-加热-冷却，最低温度为室温，最高温度受到DSP的控制以达到保护解调光纤光 栅fbgl、.fbg2、fbg3、fbg4的目的。DSP还要不断提取P的温度信息，且不断向232 口传送 这些信息。最后DSP将得到的正确结果通过232串口上传给计算机，由计算机将解调结果 贮存并显示。当精密光电检测器(Dl、D2、D3或D4)中出现电压最小值时，表示光纤光栅传感器 所对应的物理量，而其他值不代表传感信息值。具体应用下面的例子进一步说明本发明的应用，所举的例子不影响本发明的进一步保护。由激光器L发出的激光其光谱分布为1525nm到1565nm(如图2所示)，经第一光 纤耦合器Gl后激光摄入依次串联在一起的第一至第四光纤光栅传感器FBG1、FBG2、FBG3和 FBG4，经过第一至第四光纤光栅传感器FBG1、FBG2、FBG3和FBG4的反射后，由精密解调平台P的4个输入端Bi、B2、B3、B4得到的光谱分布为图3所示。精密解调平台P在DSP控制下不断对第一至第四解调光纤光栅fbgl. fbg2、fbg3 和fbg4反复加热-冷却-加热-冷却，P的温度变化曲线如图4所示，此时在第一至第四 精密光电检测器Dl、D2、D3、D4各自的输出端Al、A2、A3、A4端就能得到经第一至第四解调 光纤光栅fbgl，fbg2、fbg3、fbg4解调后的电压如图5所示。当第一至第四精密光电检测器D1、D2、D3、D4中出现与UaiUA3. U^4对 应的最小值时，DSP会发现在哪个解调光栅中出现并提取此时的精密解调平台P的温度值， 再计算出与之对应的光纤光栅传感器此时的物理量以达到最终解出传感器示值的目的。
权利要求1.一种基于热移动方式的光纤光栅波长分析装置，其特征在于，该装置包括 激光器(L)，激光器通过单模光纤光缆连接第一光纤耦合器(G1)，第一光纤耦合器的输出依次连接串联在一起的第一至第四光纤光栅传感器(FBG1、FBG2、FBG3和FBG4)，第一 光纤耦合器的另一端口连接第二光纤耦合器(G2)，第二光纤耦合器的两个输出端分别连接 第三和第四光纤耦合器(G3和G4)，第三和第四光纤耦合器的输出端分别连接精密解调平 台(P)的4个输入端(B1、B2、B3、B4)，精密解调平台的4个输出端(C1、C 2、C 3、C 4)分别 经过第一至第四精密光电检测器(D1、D2、D3、D4)并分别通过各自的输出端(A1、A2、A3、A4) 连接微处理器DSP，最后DSP通过232串口上传给计算机，由计算机将解调结果贮存并显示。
2.根据权利要求1所述的基于热移动方式的光纤光栅波长分析装置，其特征在于所述 的精密解调平台由四个与光纤光栅传感器对应的解调光纤光栅构成，该精密解调平台同时 设置有由微处理器DSP控制的加温装置与降温装置。
3.根据权利要求2所述的基于热移动方式的光纤光栅波长分析装置，其特征在于所述 的解调光纤光栅为具有聚酰亚胺涂层的耐高温光纤光栅。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于热移动方式的光纤光栅波长分析装置，其 特征在于所述的激光器为宽带红外线激光器。
专利摘要一种基于热移动方式的光纤光栅波长分析装置。包括激光器，第一光纤耦合器，第一光纤耦合器的输出依次连FBG1,FBG2,FBG3,FBG4光纤光栅传感器，第一光纤耦合器的另一端口连接第二光纤耦合器，第二光纤耦合器的两个输出端分别连接第三光纤偶合器和第四光纤耦合器的输入端，第三光纤偶合器的输出端B1,B2与第四光纤耦合器的输出端B3,B4分别连接精密解调平台P的4个解调光栅fbg1,fbg2,fbg3,fbg4输入端，四个解调光栅的输出端C1,C2,C3,C4分别接光电管D1,D2,D3,D4，光电管通过接口A1,A2,A3,A4接微处理器DSP，最后DSP通过232串口上传给计算机将解调结果贮存并显示。本实用新型可用来解调任何采用光纤光栅为核心的传感器，解调精度高，重复性好，寿命长，特别是对高温高压，小体积光纤光栅传感器的波长解调非常适用。
文档编号G01D5/353GK201885734SQ201020652948
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者张强, 张贤森, 林陈忠 申请人:天津朗辰光电科技有限公司