[发明专利]反射型光纤核辐射传感器

说明书

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α粒子、β粒子、γ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：α射线、γ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：

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，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/P₁₁＝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：(1-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：α射线、γ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XP₀和(1-X)P₀的光束，(1-X)P₀的光束经参考光纤引出(P₁₁)接入光接收模块的第二输入端，XP₀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/P₁₁＝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：(1-X)为光纤分路器3的分光比值。

经微处理器计算得到P₀₀/P₁₁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。

附图说明