[发明专利]布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的方法及装置

权利要求书

1.一种布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的装置，其特征在于，光源、环形器、布喇格光纤光栅传感器阵列、解调仪顺次连接，从光源发出的光经环形器入射到光纤光栅传感器阵列中，随后反射回环形器，最后进入解调仪，布喇格光纤光栅双参量传感器阵列中的光栅表面涂覆一种或多种定点涂层材料。

2.根据权利要求1所述的布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的装置，其特征在于，光纤光栅表面具有两种以上定点涂层材料，这些定点涂层材料具有相异的杨氏模量和/或折射率，其性能满足，其杨氏模量的差值大于50MPa和/或其相对折射率差值大于0.01％。

3.根据权利要求2所述的布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的装置，其特征在于，定点涂层的厚度在外涂覆层厚度的0.5～1倍之间，每个定点涂层长度为1μm～10cm，相邻定点涂层的间隔L均相同，L在1μm～10cm之间。

4.根据权利要求2或3所述的布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的装置，其特征在于，涂覆在光纤包层上的定点涂层材质为高分子有机物质，内涂覆层为聚丙乙烯涂层当温度或者应变改变时，高分子有机物质和聚丙乙烯涂层的膨胀程度不同，使光栅具有两个反射峰，根据反射峰波长漂移量，结合灵敏度矩阵方程，得到温度及应变改变量，

式中Δλ₁、Δλ₂分别为单个光栅形成的反射峰波长改变量，k₁₁、k₁₂分别为光栅第一个反射峰波长对温度、应变的灵敏度，k₂₁、k₂₂分别为光栅第2个反射峰波长对温度、应变的灵敏度，ΔT、Δε分别为环境温度、应变的变化量。

5.根据权利要求1或2或3所述的布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的装置，其特征在于，光纤光栅表面涂覆有多个不同的定点涂层，其与光纤内涂层具有杨氏模量差，单个定点涂层的长度相比光纤光栅长度可从二十分之一至二十分之十九变化，定点涂层的长度根据传感器对待测参量的灵敏度需求设定。

6.一种利用权利要求5所述装置的布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，步骤一，布喇格光纤光栅表层涂覆不同涂层材料，布喇格光纤光栅具有不同的周期或者纤芯折射率；步骤二，将宽带光源、环形器、布喇格光纤光栅传感器阵列、解调仪顺次连接；步骤三，从宽带光源发出的光经环形器入射到光纤光栅传感器阵列中，随后反射回环形器，最后进入解调仪；步骤四，测量变化时，根据谐振峰波长改变值的不同，结合灵敏度矩阵方程，同时测量多种参量。

7.根据权利要求6所述的布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的方法，其特征在于，光纤光栅表面的定点涂层可以为金属涂层或者吸水涂层。

8.根据权利要求6或7所述的布喇格光纤光栅阵列准分布式多参量测量的方法，其特征在于，通过灵敏度矩阵，可以得到当第1、2、…、s个参量改变时，光栅多个反射峰波长的变化为：

式中Δλ₁、Δλ₂、…、Δλ_n分别为单个光栅形成的反射峰波长改变量，k₁₁、k₁₂、…、k_1s分别为光栅第一个反射峰波长对第1、2、…、s个参量的灵敏度，k_n1、k_n2、…、k_ns分别为光栅第n个反射峰波长对第1、2、…、s个参量的灵敏度，ΔT、Δε、…、Δ％RH分别为第1、2、…、s个参量的变化量。