[实用新型]无电测量的远程控制光纤光栅线位移传感器

说明书

技术领域

本发明属于精密测量领域，具体涉及一种可在易燃易爆条件下进行无电测量的光纤光栅线位移传感器。

背景技术

计量光栅技术的基础是莫尔条纹（Moire fringes），计量光栅测量用的传感器被称之为光栅线位移传感器。光通过两个栅距相同，以不大的交角重叠的光栅，当光栅相对移动时，沿近似垂直光栅方向呈现明暗交替的莫尔条纹，移动一个栅距时，输出一个周期的交变莫尔条纹信号，光栅改变运动方向，莫尔条纹的运动也随之改变方向，两者之间有着对应的运动关系，可以通过测量莫尔条纹的位移来获取光栅相对移动的位移量和方向。

目前国内外已有大量用于线位移测量的同类光栅传感器，通常激光照射在光栅上，直接被光电探测器接受，整个系统都在测量环境下，传感器系统中含有电子元件，在易燃、易爆、强辐射等人为不能靠近的条件下安全性差。目前采用的激光光源的波段为红外波段(800nm～900nm)和紫外波段（200nm～380nm），但是他们在光纤中传输损耗大，能量损失比较大，普遍存在诸如不适合远距离信号传输、方向性差、抗干扰性能差等缺点。这些问题的存在会导致计量光栅传感器不能在易燃、易爆、强辐射环境下正常工作。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种在易燃、易爆、强辐射环境下能够安全工作的无电测量的远程控制光纤光栅线位移传感器。

本实用新型的技术方案是：无电测量的远程控制光纤光栅线位移传感器，其特征在于，包括依次连接的半导体激光器、前段单模光纤、前光纤准直器、计量光栅、后光纤准直器、后段单模光纤、光电二极管和后续探测电路，所述半导体激光器直接与前段单模光纤用于将一定波长的激光通过前段单模光纤传输到前光纤准直器，前光纤准直器与计量光栅连接用于将准直后的激光传输到计量光栅，计量光栅与后光纤准直器连接用于将准直后的激光耦合到后段单模光纤，后段单模光纤与光电二极管连接用以将带有测量信息的光信号转换成电信号，所述光电二极管与后续探测电路连接用于通过后续探测电路处理后将对应的电信号转化为需要监测的方向和距离。

本实用新型的有益效果是：有效的解决了在易燃、易爆、强电磁辐射环境中进行无电测量的远程控制光纤光栅线位移传感器。。

附图说明

图1为本实用新型的光栅传感器的结构示意图。

图2为本实用新型的计量光栅图的结构示意图。

附图标记说明：半导体激光器1、前段单模光纤2、前光纤准直器3、计量光栅4、主光栅微调滑杆41、主光栅42、指示光栅43、后光纤准直器5、前段单模光纤6、光电二极管7、后续探测电路8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，无电测量的远程控制光纤光栅线位移传感器，其特征在于，包括依次连接的半导体激光器1、前段单模光纤2、前光纤准直器3、计量光栅4、后光纤准直器5、后段单模光纤6、光电二极管7和后续探测电路8，所述半导体激光器1直接与前段单模光纤2用于将一定波长的激光通过前段单模光纤2传输到前光纤准直器3，前光纤准直器3与计量光栅4连接用于将准直后的激光传输到计量光栅4，计量光栅4与后光纤准直器5连接用于将准直后的激光耦合到后段单模光纤6，后段单模光纤6与光电二极管7连接用以将带有测量信息的光信号转换成电信号，所述光电二极管7与后续探测电路8连接用于通过后续探测电路8处理后将对应的电信号转化为需要监测的方向和距离。

本实用新型的原理是：波长为1550nm的激光光源在远距离处的远程控制区经过半导体激光器发出，经过单模光纤的传输，损耗很小，到达易燃易爆的装置工作区后，耦合到光纤准直器，将四路光信号准直输出。上述计量光栅4包括主光栅微调滑杆41、主光栅42和指示光栅43，所述主光栅42和指示光栅43通过主光栅微调滑杆41连接，光栅常数相等的主光栅42和指示光栅43相对叠合在一起（片间留有很小的间隙），两光栅之间保持很小的夹角，当主光栅42相对于指示光栅43移动时，在近于垂直光栅线方向上出现明暗相间的莫尔条纹，利用光电接收器将莫尔条纹亮暗交替的光信号，转换成电脉冲信号，并用数字显示，从而测量出主光栅的移动方向和距离，计量光栅有四个工作窗口，相邻工作窗口有90度的相位差，可判断出主光栅的移动方向，主光栅和主光栅微调滑杆是相连的，主光栅移动距离和方向即是主光栅微调滑杆的移动距离和方向。