[实用新型]基于PCF LPG差分解调的HiBi FLM温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，涉及一种基于光子晶体光纤长周期光栅(long-period grating written in a photonic crystal fiber，PCF LPG)差分解调的高双折射光纤环镜(fiber loop mirrors made of highly birefringent fiber，HiBi FLM)温度传感器。 

背景技术

在科研和生产中，温度测量是一个重要问题。传统的温度传感器包括热电偶，热电阻温度传感器，热敏电阻温度传感器，半导体温度传感器等等。基于光纤的温度传感器是一种新型传感器。与传统的温度传感器相比，它具有体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，安全等优点，特别适用于易燃，易爆，空间狭小和具有腐蚀性，射线性污染等苛刻环境下的温度检测。 

光纤传感器通常可以通过检测光的强度、相位、极化、波长等的改变来检测待测量。但有些如波长、极化等参量不易检测，所以有时要在传感系统内引入解调器，把它们转化为易检测量。虽然光纤传感解调方法较多，但精度高的解调单元仍是当今设计的难点。其中需要考虑的一个重要问题是如何减少光源抖动及传感系统各种不稳定因素所带来的干扰，提高系统精度，减少测量误差。 

HiBi-FLM传感器是近年来发展的一类新型光纤传感器，由于HiBi-FLM传感器具有较高的灵敏度，如基于HiBi-FLM的温度传感器灵敏度可高达0.94nm/℃，因此这类传感器在高灵敏度检测和传感 方面有巨大的应用潜力。然而，目前发展的大部分HiBi-FLM传感器是基于波长监测来实现传感的，因此系统需要昂贵的波长检测设备，使得传感系统成本较高、限制了此类传感器的应用。针对上述问题，我们提出了两类基于强度解调的HiBi-FLM传感器(专利：ZL200920291754.1和ZL200920202121.9)。基于强度解调的HiBi-FLM传感器同样会遇到光源抖动及传感系统各种不稳定因素所带来的干扰问题，影响测量精度。 

发明内容

本实用新型目的就是为了克服现有技术中HiBi-FLM传感器解调单元精度不高的问题，提供了一种基于PCF-LPG差分解调的HiBi-FLM温度传感器，此解调方案可以有效光源抖动及传感系统各种不稳定因素所带来的干扰。 

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案： 

基于PCF-LPG差分解调的HiBi-FLM温度传感器包括宽带光源、3dB耦合器、偏振控制器(PC)、熊猫保偏光纤、PCF-LPG、分光计、光电转换器及信号处理单元、滤光片。 

3dB耦合器一边的两个端口分别与宽带光源、PCF-LPG的一端光连接，3dB耦合器另一边的两个端口分别与熊猫保偏光纤一端、偏振控制器的一端光连接，偏振控制器的另一端与熊猫光纤的另一端光连接；PCF-LPG的另一端与分光计输入端光连接，分光计的两个输出端分别与两个滤光片的一端光连接，两个滤光片的另一端与光电转换器及及信号处理单元光连接。3dB耦合器、偏振控制器和熊猫保偏光纤构成HiBi-FLM，HiBi-FLM是传感元；PCF-LPG、分光计、滤光片、光电转换器及信号处理单元构成光纤传感器的解调器。 

本实用新型所具有的有益效果为： 

1.以HiBi-FLM作传感头，大大提高了传感器的灵敏度。 

2.PCF-LPG具有温度不敏感性，可提供稳定的强度解调。PCF-LPG同时提供两个用于差分处理的光强度信号，PCF-LPG的透射谱具有正负相反的两个线性区，这两个线性区可以同时将HiBi-FLM因温度变化而引起的两个相邻谐振波长的变化有效地转化为光强度变化，并且两波长处光强度的变化趋势相反，这有利于成倍提高传感系统的灵敏度。 

3.采用50∶50的分光计和带宽相同而中心波长分别落在PCF-LPG正负线性区域的两个滤光片可以将PCF-LPG提供的两个用于差分的光强度信号有效地分开。 

4.光电转换及信号处理单元把光强信号转化为电压信号并进行快速差分处理。由于PCF-LPG提供的两个强度信号在系统中经过相同的路径，因此差分后的结果能有效消除光源抖动及传感系统各种不稳定因素所带来的干扰。 

5.本实用新型中解调系统的使用，避免了昂贵的光谱仪等波长监测设备的使用，大大降低了传感器成本。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。