[发明专利]基于波分复用的光纤衰荡腔传感阵列装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感测量技术领域，它涉及传感器网络化系统。

背景技术

光腔衰荡(ringdown)技术在20世纪80年代被提出后，就被人们广泛的研究和使用，特别是在微量变化测量方面的应用。光电子技术和光通信技术的快速发展，促使以光纤为基础的传感器得到更为广泛的应用，于是在2001年，G.Stewart等首次提出光纤环形衰荡腔系统，并将其用于应力、压力和微量气体等方面。

由于光纤传感器具有价格低廉、轻便、耐酸碱、抗腐蚀和抗电磁干扰等优良特性，基于光纤结构的环形腔衰荡(ringdown)传感器因此受到广泛的关注。这种技术也被称为光纤衰荡(ringdown)腔技术，它是利用光纤环形腔内的光损耗与外界的相关物理量变化相关，通过拟合可以得出相应物理量变化信息。

这种技术被广泛应用于压力、折射率变化、化学及生物溶液的浓度变化、温度变化等物理量测量上。由于在实际应用中需要多位置物理量测量，而且要求实时性，这样就需要多个光纤衰荡(ringdown)腔传感器同时测量。而目前，每一个光纤衰荡(ringdown)腔传感器需要一个光源及解调光路，在多位置测量时，需要布置多个传感器，因此需要多个光源及解调光路，成本高且资源的大量浪费。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有实时多位置同时测量中需每一个光纤衰荡腔传感器对应需要一个光源及解调光路所产生的成本高和资源浪费的问题，提供一种基于波分复用的光纤衰荡腔传感阵列装置。

基于波分复用的光纤衰荡腔传感阵列装置，它包括可调谐激光器、声光调制器、隔离器、光电探测器、检测单元、M个光纤衰荡腔传感器和M个光纤光栅，M为大于1的整数，可调谐激光器、声光调制器和隔离器依次串接在光路中，光纤衰荡腔传感器包括输入耦合器、光纤和输出耦合器，输入耦合器与输出耦合器之间利用光纤连接成为一个环形闭合腔结构，一个光纤衰荡腔传感器的输入耦合器对应与一个光纤光栅通过光纤串接组成一组，M组光纤衰荡腔传感器的输入耦合器和光纤光栅通过光纤依次串接在一路光路中，隔离器的输出端与所述光路的输入端连通；M个光纤衰荡腔传感器的输出耦合器通过光纤依次串接在输出光路中，输出光路中光信号由光电探测器接收，光电探测器的检测信号的输出端与检测单元的检测信号的输入端连通，光电探测器的输出端为传感信号的输出端。

本发明通过一个光源及解调光路实现了同时获取M个光纤衰荡腔传感器传感信号，实现了M个衰荡腔传感探头复用。解决了现有单个光纤衰荡腔传感器的无法同时获知多个位置的同时监测、实时测量以及多个光纤衰荡腔传感器需要多个光源及解调光路的问题。降低了应用传感器阵列的成本，使衰荡腔传感技术的应用更加经济实用。

附图说明

图1为具体实施方式一中本发明的结构示意图，图2为具体实施方式二中可调谐激光器的组成结构示意图，图3为具体实施方式三中单个光纤环形腔的衰荡曲线，图4为具体实施方式四中无外界环境变化时衰荡曲线波形，图5为具体实施方式五中有应力施加时的衰荡曲线波形。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于波分复用的光纤衰荡腔传感阵列装置，它包括可调谐激光器1、声光调制器2、隔离器3、光电探测器4、检测单元7、M个光纤衰荡腔传感器5和M个光纤光栅6，M为大于1的整数，可调谐激光器1、声光调制器2和隔离器3依次串接在光路中，光纤衰荡腔传感器5包括输入耦合器5-1、光纤5-2和输出耦合器5-3，输入耦合器5-1与输出耦合器5-3之间利用光纤5-2连接成为一个环形闭合腔结构，一个光纤衰荡腔传感器5的输入耦合器5-1对应与一个光纤光栅6通过光纤串接组成一组，光纤光栅6反射回来的信号光作为衰荡腔传感器的衰荡信号。M组光纤衰荡腔传感器5的输入耦合器5-1和光纤光栅6通过光纤依次串接在一路光路中，隔离器3的输出端与所述光路的输入端连通；M个光纤衰荡腔传感器5的输出耦合器5-3通过光纤依次串接在输出光路中，输出光路中光信号由光电探测器4接收，光电探测器4的检测信号的输出端与检测单元7的检测信号的输入端连通，光电探测器4的输出端为传感信号的输出端。

本发明利用将M个光纤环形腔连接起来，并利用光纤光栅进行选波，然后输入到相应的衰荡腔中，保证了每个光纤衰荡腔中的光为单一波长。