[发明专利]一种利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度同时测量的装置

说明书

本发明属于光纤温度传感技术领域，具体涉及一种利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度同时测量的装置。包括第一宽谱光源装置1、第二宽谱光源装置2、第一波分复用器3、第二波分复用器5、写入光栅的保偏光纤4、第一光程相关装置6、第二光程相关装置7、第一信号探测与处理装置8、第二信号探测与处理装置9、测量计算机10。本发明避免了在保偏光纤的所有位置都写入光栅，即可测量得到所有位置所需测量精度的温度信息，有效缓解了宽谱光源谱宽对测量系统的限制，显著扩大了测量区域空间范围。

技术领域

本发明属于光纤温度传感技术领域，具体涉及一种利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度同时测量的装置。

背景技术

光学相干域偏振测量技术(OCDP)是一种具有极高精度的分布式偏振耦合测量技术，基于白光干涉的原理，利用扫描式光学干涉仪进行光程补偿，实现不同偏振模式间的干涉，可对偏振耦合的产生位置、偏振耦合信号强度进行高精度的测量与分析，从而获得光学偏振器件的消光比、拍长等重要参数。由于它最为直接和真实地描述了信号光在光纤光路中的传输行为，所以特别适合于对光纤器件、组件，以及高精度干涉型光纤传感光路进行测试。

在保偏光纤外部施加侧向压力和两段保偏光纤特征轴以一定角度连接或熔接是人为产生偏振耦合的常用方法，陈信伟、张红霞等人在“分布式保偏光纤偏振耦合应力传感系统的实现”一文中，采用侧向压力的方式产生了多个偏振耦合点，利用OCDP系统测试了耦合强度与应力大小的关系，同时指出温度对耦合点的强度有一定影响，耦合点的位置不发生变化；Zhenyang Ding和Zhuo Meng等人在“Accurate method for measuring thethermal coefficient of group birefringence of polarization-maintainingfibers”一文中，利用OCDP系统对长度为350.3m的保偏光纤进行了偏振串扰测量，并将保偏光纤置于不同的温度场内，以保偏光纤两端的连接器所引入的偏振耦合峰为参考峰，通过测量两偏振耦合峰之间的相对位置变化，完成了保偏光纤双折射随温度变化的测试。

N.Belhadj和S.LaRochelle在Form birefringence in UV-exposedphotosensitive fibers computed using a higher order finite element method一文中指出，当对光敏光纤进行侧面曝光时，光敏光纤的横截面将产生非对称的折射率改变，折射率的改变量满足 其中Δn_p为紫外光曝光时光纤最大的折射率改变量，2α为非对称系数，η为纤芯的光敏区域半径，这种折射率非对称的折射率改变导致光敏光纤双折射的产生。

1978年，K.O.Hill等人首次报道了利用氩离子激光器在锗硅光纤上成功写入光纤布拉格光栅，从此，光纤光栅被广泛应用到了光纤传感领域。波分复用方法可以将光纤光栅排列到一根光纤上而不会引起各光波长信号的重叠，光纤光栅具有不同反的射波长，当外界的温度或应力发生变化时，光栅的反射波长随之变化，由于各光栅的反射波长不同，解调相应位置光栅波长的漂移即可测量相应物理量的改变。波分复用方法要求每个光纤光栅反射波长不同且具有一定的波长间隔，避免测量时光栅之间的反射波长重叠，因此，宽谱光源的谱宽成 为限制一根光纤上光栅数量的重要因素。

发明内容

本发明的目的在于利用保偏光纤光栅产生偏振耦合，提供一种利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度同时测量的装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种利用保偏光纤光栅实现单点及区域温度同时测量的装置，包括第一宽谱光源装置1、第二宽谱光源装置2、第一波分复用器3、第二波分复用器5、写入光栅的保偏光纤4、第一光程相关装置6、第二光程相关装置7、第一信号探测与处理装置8、第二信号探测与处理装置9、测量计算机10。