[发明专利]一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法

说明书

本发明公开一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法，装置包括：光源、光隔离器、光纤耦合器、测量部、波长解调器、上位机，所述光源与所述光纤耦合器之间连接有所述光隔离器，所述光纤耦合器分别与所述波长解调器和所述测量部连接，所述上位机分别与所述光源和所述波长解调器连接，所述测量部内设置有光纤光栅传感器。本发明采用光纤光栅来测量由于大气压变化造成的压力膜的形变，从而得到大气压强，采用光纤光栅温度传感器和湿度传感器来测量空气的温度与湿度，最终得到空气折射率，测量简单，能够实时测量。

技术领域

本发明涉及空气折射率测量技术领域，特别是涉及一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法。

背景技术

空气折射率在光学精密测量等领域有着非常重要的作用，往往影响着最后测量结果的准确性。在光学精密测量中，对空气折射率进行补偿，可以很大程度上提升测量精度。

现有的空气折射率测量装置通常采用温度传感器、湿度传感器以及大气压传感器三个独立的传感器进行测量，然后进行计算得到空气折射率。尤其是温度传感器采用铂电阻，需要供电，电阻会发热，从而影响测量的准确性，给测量带来误差。而且，这种装置不能够进行分布测量，空间测量范围受限，进行多点测量时，需要逐点测量或者采用多个测量仪器测量，成本高，耗时长。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用光纤光栅以光波长为敏感变化参量，准确测量空气的大气压、温度、湿度，大大提高了空气折射率的计算精确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种光纤光栅空气折射率测量装置，其特征在于：包括光源、光隔离器、光纤耦合器、测量部、波长解调器、上位机，所述光源与所述光隔离器、所述光纤耦合器依次连接，所述光纤耦合器分别与所述波长解调器和所述测量部连接，所述上位机分别与所述光源和所述波长解调器连接，所述测量部内设置有光纤光栅传感器。

优选的，所述光源采用宽带光源。

优选的，所述光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅大气压传感器、光纤光栅湿度传感器，所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅大气压传感器和光纤光栅湿度传感器连接在同一根光纤上。

优选的，所述测量部还包括压力膜、光纤接头、保护壳体、压力膜固定在所述保护壳体内部，所述压力膜与所述保护壳体内壁形成真空腔，所述光线接头设置在所述保护壳体外侧，所述光纤光栅温度传感器、所述光纤光栅湿度传感器分别固定于所述保护壳体内部，光纤光栅大气压传感器的光纤光栅固定于所述压力膜上，所述光纤耦合器通过光纤与所述光纤接头连接。

优选的，所述光纤光栅温度传感器、所述光纤光栅大气压传感器、所述光纤光栅湿度传感器在所述保护壳体内部呈2字形分布。

优选的，所述保护壳体设置有进气孔。

优选的，所述测量部并联或者串联连接有若干光纤光栅温度传感器。

优选的，空气折射率测量方法为：将所述测量部放在待测部位，利用所述测量部接收光源发出的宽带光；通过所述光纤光栅温度传感器、所述光纤光栅大气压传感器、所述光纤光栅湿度传感器分别对所述宽带光进行反射，产生不同波长的反射光；利用波长解调器对所述反射光进行波长解调，解调后的波长数据传输到上位机；利用所述上位机对所述解调后的波长数据进行处理，获得空气的温度数据、大气压数据、湿度数据，根据所述温度数据、大气压数据、湿度数据计算空气折射率。

本发明公开了以下技术效果：

本发明所提供的光纤光栅空气折射率测量装置，具有以下技术优势：1.采用光纤光栅来测量由于大气压变化造成的压力膜的形变，从而得到大气压强，采用光纤光栅温度传感器和湿度传感器来测量空气的温度与湿度，最终得到空气折射率，测量简单，能够实时测量。