[发明专利]一种内置标准量源的闭环多功能光纤光栅传感装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度传感技术领域，尤其涉及一种内置标准量源的闭环多功能光纤光栅传感装置，属于光纤传感领域，特别涉及其内部设备连接结构。

背景技术

光纤光栅传感器是用光纤光栅制成的一种新型光纤传感器。光纤光栅是20世纪90年代发展起来的一种新型全光纤无源器件，利用光纤光栅制成多种传感器如温度、应变、应力、加速度、压强等传感器。

光纤光栅传感器工作原理：光源发出连续的宽带光，经光缆传输到监测现场布设的光纤光栅传感器，这些传感器内部的测量敏感元件——光纤光栅对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，经同一传输光缆返回到光纤光栅传感分析仪内部探测器来测定出各个传感器所返回的不同窄带光的中心波长，从而解析出各监测点的温度值。

虽然光纤布喇格光栅能够测量许多物理参量如温度、应变、应力、加速度、压强等，并具有一些明显的优势，但也由于普通光纤布喇格光栅所处环境的温度、应变变化时，光栅的反射谱都将随之变化，这将使测量有较大的误差或导致测量失败。

鉴于此，实有必要提供一种内置标准量源的闭环多功能光纤光栅传感装置，以解决该种传感器的稳定性和准确性不高的缺陷。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种内置标准量源的闭环多功能光纤光栅传感装置。该传感器装置通过采用增加一参考光纤光栅监测内置标准量源的自补偿结构设计，另一个光纤光栅在被测环境温度、应变等物理量变化下，得到不同光波长的输出结果，再将两者相比，这样在系统的内部建立一个参照对比系统，消除光纤光栅外部环境温度、应变等物理量变化的干扰和不稳定因素，具有能测多种参量功能、自动消除系统主要误差功能、自解调功能的光纤光栅传感系统，使系统具有更佳的稳定性和准确性，达到提高系统性能的目的，克服了现有技术中存在的缺点和不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种内置标准量源的闭环多功能光纤光栅传感装置，它包括：宽带光源、测量光栅、第一光栅分析仪、第二光栅分析仪、微处理器，其特征在于：所述宽带光源的输出端与光开关连接，光开关的两个输出端分别连接第一光纤耦合器、第二光纤耦合器，第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的输出端分别与置于两个标准量源内的参考光栅和测量光栅组成的光纤链路两端相连，光栅链路形成闭环光路探测，第一光纤耦合器另一输出端连接第一光栅分析仪，第二光纤耦合器另一输出端连接第二光栅分析仪，微处理器则与第一光栅分析仪、第二光栅分析仪、光开关的控制端双向连接。

一种内置标准量源的闭环多功能光纤光栅传感装置，包括：宽带光源、测量光栅、第一光栅分析仪、第二光栅分析仪、微处理器，其特征在于：所述宽带光源的输出端与光开关连接，光开关的两个输出端分别连接第一光纤耦合器、第二光纤耦合器，第一光纤耦合器、第二光纤耦合器的第一输出端分别与置于两个标准量源内的参考光栅连接，第一光纤耦合器、第二光纤耦合器的第二输出端分别连接至由测量光栅链接而成的光栅链路的两端，光栅链路形成闭环光路探测，第一光纤耦合器的反馈端连接第一光栅分析仪，第二光纤耦合器的反馈端连接第二光栅分析仪，微处理器则与第一光栅分析仪、第二光栅分析仪、光开关的控制端双向连接。

一种内置标准量源的闭环多功能光纤光栅传感装置的工作方法，其特征在于：该装置的使用步骤为：

a、宽带光源发出的光进入光开关，光开关根据微处理器的指令选择与两个光纤耦合器中之一连接；

b、光通过与光开关连接的光纤耦合器依次进入置于恒温槽内的参考光纤、各个测量光栅及置于恒压槽中的参考光栅中，光在经过参考光栅和测量光栅时波长落在该光栅波长范围的将被反射回来；发生反射的光受反射处的光栅周围的的温度、压力等因素的影响，波长会发生变化；

c、微处理器控制光栅分析仪对反射回来的光进行光谱分析，根据不同波长对应的光纤光栅，可以得出此光纤光栅所处地的温度、压力等；

d、光栅分析仪在读取某个波长范围的光时，可以同时分析置于恒温槽或恒压槽的参考光栅处反射回的光波长的变化，通过参考光栅实现对测量光栅的自补偿效应。