[发明专利]折射率传感测量装置及方法

说明书

本发明提出了一种折射率传感测量装置及方法，其中，该装置包括：腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪、匹配布拉格光纤光栅、光放大器、光纤环形器、光纤耦合器、光电探测器和频谱仪，光放大器发送的光信号输入到光纤环形器和匹配布拉格光纤光栅，并通过匹配布拉格光纤光栅对腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的窄带透射峰波长进行反射，以将反射的窄带透射峰波长传输至光纤耦合器以形成激光，并通过光纤耦合器将激光输出，光电探测器对激光进行拍频，以产生微波信号频率，并通过频谱仪对微波信号频率进行测量，以便根据微波信号频率和预先绘制的关系曲线获取待测溶液的折射率，由此大大提高了传感的灵敏度和分辨率。

技术领域

本发明涉及光电子技术领域，特别涉及一种折射率传感测量装置和一种折射率传感测量方法。

背景技术

相关技术中，光纤传感器具有体积小，重量轻，易于实现远距离和分布式测量、防爆、电绝缘以及防电磁干扰等特性，被广泛应用于折射率、温度和应力等参量的远距离测量领域中，现有的光纤折射率传感器通常采用腐蚀的布拉格光纤光栅来实现，通过测量布拉格光纤光栅的反射峰波长变化来测量折射率的变化，但是，由于此类传感器的信噪比和分辨率受到布拉格光纤光栅的带宽限制，所以采用此类传感器进行折射率测量难以获得较好的灵敏度和分辨率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种折射率传感测量装置，通过采用腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪进行折射率测量，从而大大提高传感的灵敏度和分辨率。

本发明的第二个目的在于提出一种基于折射率传感测量方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种折射率传感测量装置，包括腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪、匹配布拉格光纤光栅、光放大器、光纤环形器、光纤耦合器、光电探测器和频谱仪，所述光放大器发送的光信号输入到所述光纤环形器和所述匹配布拉格光纤光栅，并通过所述匹配布拉格光纤光栅对所述腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的窄带透射峰波长进行反射，以将反射的所述窄带透射峰波长传输至所述光纤耦合器以形成激光，并通过所述光纤耦合器的第一输出端将所述激光输出，所述光电探测器对所述激光进行拍频，以产生微波信号频率，并通过所述频谱仪对所述微波信号频率进行测量，以便根据所述微波信号频率和预先绘制的关系曲线获取待测溶液的折射率。

根据本发明实施例提供的折射率传感测量装置，包括腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪、匹配布拉格光纤光栅、光放大器、光纤环形器、光纤耦合器、光电探测器和频谱仪，光放大器发送的光信号输入到光纤环形器和匹配布拉格光纤光栅，并通过匹配布拉格光纤光栅对腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的窄带透射峰波长进行反射，以将反射的窄带透射峰波长传输至光纤耦合器以形成激光，并通过光纤耦合器的第一输出端将激光输出，光电探测器对激光进行拍频，以产生微波信号频率，并通过频谱仪对所述微波信号频率进行测量，以便根据微波信号频率和预先绘制的关系曲线获取待测溶液的折射率；由此，通过腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪具有两个窄带透射峰的光谱特点，将其作为双波长光纤激光器的波长选择器件，同时作为折射率传感器件；当外界折射率发生改变时，腐蚀布拉格光纤光栅FP干涉仪的两个光栅之间的光程差发生改变，导致透射峰波长间隔发生改变，因此双波长光纤激光器的波长间隔就会发生改变；再采用光电探测器对输出激光进行拍频，通过测量拍频产生的微波信号频率的变化即可获得待测液体的折射率，从而使得折射率传感测量装置的信噪比和分辨率不受带宽限制，大大提高了传感的灵敏度和分辨率。

另外，根据本发明上述实施例提出的折射率传感测量装置还可以具有如下附加的技术特征：

可选地，所述窄带透射峰波长包括第一窄带透射峰波长和第二窄带透射峰波长，所述第一窄带透射峰波长和所述第二窄带透射峰波长均位于所述匹配布拉格光纤光栅的反射带中。