[发明专利]一种光纤差分干涉的压力测量装置及方法

权利要求书

1.一种光纤差分干涉的压力测量装置，其特征在于包括：光纤激光单元、光纤耦合单元、反射差分单元、光纤扩束准直单元、光电探测单元、存储单元以及信号处理单元；

光纤激光单元发出的光波经过光纤传输至光纤耦合单元后并传输至光纤扩束准直单元；

光纤扩束准直单元与反射差分单元相连，并用于照射反射差分单元；反射差分单元与引压管相连，引压管与密闭管道相连；反射差分单元受密闭管道内流体流至引压管的压力影响产生变形，表现为对反射差分单元的±1级反射光中分别引入位相变化；

光电探测单元与存储单元相连，用于采集来自反射差分单元的±1级衍射光所形成的差分干涉图并传输给存储单元；存储单元与信号处理单元相连，用于存储光电探测单元传输过来的差分干涉图，以及用于存储信号处理单元传输过来的压力值对应的位相信息及压力值；

信号处理单元用于根据存储单元存储的差分干涉图计算测量点的压力对干涉图所引入的位相信息，进而计算得到压力值；

所述反射差分单元为特殊结构设计的反射位相光栅，用于实现对反射光波的剪切；反射位相光栅一个周期内包含两个非透光部分和两个反射光部分，其中两个反射光部分包含直接反射部分即无相位延迟和π相位延迟反射部分；而且两个非透光部分尺寸相同，直接反射部分和π相位延迟反射部分尺寸相同。

2.根据权利要求1所述的一种光纤差分干涉的压力测量装置，其特征在于：所述反射位相光栅基底材料采用SiC，非透光部分利用镍铬合金膜，反射位相光栅中直接反射部分材料采用SiC，π相位延迟反射部分采用蓝宝石(Al₂O₃)，厚度为d＝nλ/4,d为蓝宝石厚度，n为蓝宝石折射率，λ为光波波长。

3.根据权利要求1所述的一种光纤差分干涉的压力测量装置，其特征在于：所述反射位相光栅占空比为1/2，即非透光部分与反射光部分的尺寸大小之比为1/2。

4.一种利用权利要求2所述的光纤差分干涉的压力测量装置的测量方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤一、光纤扩束准直单元出射光束照射反射差分单元，反射差分单元对入 射光波实现反射，均产生±1级反射光；反射差分单元的SiC基底受流体压力产生变形，表现为对反射差分单元的±1级反射光中分别引入位相变化为和

步骤二、光纤耦合单元对±1级反射光经进行耦合干涉形成差分干涉图，并由光电探测单元采集接收；

步骤三、信号处理单元对光电探测单元采集的差分干涉图进行处理，获得对应流体压力信息的位相值的2倍，即根据压力和压力在差分干涉图中引入位相的关系，进一步计算获得压力值P。