[实用新型]一种基于光纤环形腔衰荡的长周期光纤光栅温度传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于光纤环形腔衰荡的长周期光纤光栅温度传感器，包括激光器、调制器、信号发生器、2×1耦合器、传输光纤、长周期光纤光栅传感头、光电探测器、数据采集卡以及PC机；2×1耦合器包括第一耦合器和第二耦合器；第一耦合器、传输光纤、第二耦合器、长周期光纤光栅传感头形成环形腔；所述长周期光纤光栅传感头采用应力不敏感长周期光纤光栅；随着温度的变化，传感头中光纤纤芯和包层的折射率以及光栅的相隔周期发生改变，选定的入射激光光波长位置处的光强随之发生改变，进而影响环形腔内衰荡时间的变化，通过测量衰荡时间变化，可以实现温度的高灵敏度测量。本实用新型温度传感器具有不受光源波动影响，灵敏度高，结构简单，成本低，安全可靠等优点。

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，特别涉及一种基于光纤环形腔衰荡的长周期光纤光栅温度传感器。

背景技术

光纤传感器技术是随着光纤器件工艺的日益完善和信号处理技术的迅猛发展而逐步发展起来的，其广泛应用于电力、石油石化、医疗器械等领域。在各个领域里测温是为了防止高温导致隐患发生，而光纤温度传感器会是未来的一种趋势，因为它非常适用于高电压、强磁场、易燃易爆场合的测温，例如轨道交通干式变压器等电气设备的高压热点测温，光伏设备、开关柜高压触点等特殊环境的测温，它能够更有效地提升这类环境的安全等级。

光纤环形腔衰荡技术是一种新型测量技术，其结合了光纤传感和腔衰荡的高灵敏特性，适用于光纤传输的低损耗过程。且该技术所测量的衰荡时间利用探测器探测到的强度的比值来定义，因而系统可以不受光源波动的影响，测量结果准确，可靠性更高，响应迅速。尽管光纤环形腔衰荡技术被提出距今仅仅十余年的时间，但是它在物理、化学传感等方面的应用表现出了其他技术无法比拟的优势，已经被越来越多的人所关注。

温度是表征物体冷热程度的物理量，在户外加油站、储油库等地方，为防止环境温度过高引燃引爆油品，保障大型设施安全，防止恶性以及灾难性事故，对温度的测量显得尤为重要。光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，而周期为几十至几百微米的光纤光栅称为长周期光纤光栅。长周期光纤光栅在温度测量方面相对于其它传统的测温装置具有对温度变化非常敏感、抗电磁干扰、插入损耗低、体积小、无源等优点。但基于长周期光纤光栅的测温装置大多是通过光谱仪测量波长移动来实现温度测量，这样就会导致其价格昂贵，且测量精度差，在实际使用中有很大的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是：针对现有技术存在的不足，提供了一种基于光纤环形腔衰荡的长周期光纤光栅温度传感器，该温度传感器具有不受光源波动影响，灵敏度高，结构简单，成本低，安全可靠等优点。

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案为：

一种基于光纤环形腔衰荡的长周期光纤光栅温度传感器，包括激光器、调制器、信号发生器、2×1耦合器、传输光纤、长周期光纤光栅传感头、光电探测器、数据采集卡以及PC机。

2×1耦合器包括第一耦合器和第二耦合器。

调制器的光输入端口与激光器相连，调制器的电驱动端口与信号发生器通过电缆相连，调制器的光输出端口与第一耦合器两端口一侧的低分光比端口相连，第一耦合器的一端口一端与传输光纤的一端相连，传输光纤的另一端与第二耦合器的一端口一端相连，第二耦合器两端口一侧的高分光比端口与长周期光纤光栅传感头的一端相连，长周期光纤光栅传感头的另一端与第一耦合器两端口一侧的高分光比端口相连，第二耦合器两端口一侧的低分光比端口与光电探测器的输入端相连，光电探测器的输出端通过数据采集卡与PC机相连。

第一耦合器、传输光纤、第二耦合器、长周期光纤光栅传感头形成环形腔。

所述长周期光纤光栅传感头采用应力不敏感长周期光纤光栅。