[实用新型]一种基于多模干涉的轴向微应变光纤激光传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于多模干涉的轴向微应变光纤激光传感器，特点是包括用于发出1.57μm波段的连续光的激光源、激光传导模块、光纤拉伸器、监视器和光谱仪，激光传导模块包括沿光路依次设置的半导体可饱和吸收镜、增益光纤、波分复用器、色散补偿光纤、输出耦合器、SMS器件和光纤反射镜；优点是通过观察光谱仪上调谐后的中心波长可以转换得到相应的应变量，通过监视器观察得到当前的拉力值，经过多次测量，最终得到应变量、拉力值与中心波长的一个关系曲线；当实际应用时，通过将渐变折射率多模光纤的两端分别固定在待测建筑表面上，通过观察光谱仪上显示的值并在关系对照表查找，能快速得到当前待测建筑的应变量和对应的拉力值。

技术领域

本实用新型涉及一种微应变激光传感器，尤其是一种基于多模干涉的轴向微应变光纤激光传感器。

背景技术

在工程领域中，无论是对于科学实验研究还是结构健康监测，应变是反映结构状态的一个非常重要的参数，能否准确可靠地测量结构应变对科学实验和工程安全至关重要，目前常用的应变测量方法有电测法、压电法、磁测法、振弦法、光测法和声测法等；光纤测量法是根据在不同的外界环境作用下光纤中传导的光的干涉、偏振以及反射等光学特征的变化情况，来进行测量的一种方法，光纤应变传感技术是一种极有前途的应变传感技术，光纤传感器相比于其它传感器有着无法比拟的优越性：测量精度高、分辨力高、灵敏度高、体积小、质量轻、可靠性好、抗电磁干扰、耐腐蚀、防爆、频带宽、损耗低并且还能够实现分布式测量，光纤布拉格光栅作为目前较为成熟的光纤应变传感器，其制作方法是对单模光纤进行紫外光照射后采用成栅技术在光纤纤芯区刻录一段光栅，制作方法较为复杂，应变灵敏度也较低，典型值为1pm/με，同时易受到温度等参数交叉敏感的影响，在应变高灵敏度的应用环境下很难进行应用，若光源信号不稳定，那么最终的输出信号便会受到干扰甚至失真。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有高灵敏度、易于制造、成本低廉的基于多模干涉的轴向微应变光纤激光传感器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于多模干涉的轴向微应变光纤激光传感器，包括用于发出1.57μm波段的连续光的激光源、激光传导模块、光纤拉伸器、监视器和光谱仪，所述的激光传导模块包括沿光路依次设置的半导体可饱和吸收镜、增益光纤、波分复用器、色散补偿光纤、输出耦合器、SMS器件和光纤反射镜，所述的半导体可饱和吸收镜与所述的增益光纤的一端连接，所述的增益光纤的另一端与所述的波分复用器的一端连接，所述的波分复用器的另一端分别与所述的激光源的输出端及所述的色散补偿光纤的一端连接，所述的色散补偿光纤的另一端与所述的输出耦合器的一端连接，所述的输出耦合器的另一端通过单模输出光纤与所述的光谱仪连接，所述的输出耦合器的另一端还与所述的SMS器件的一端连接，所述的SMS器件的另一端与所述的光纤反射镜连接，所述的光纤拉伸器的两个拉伸端分别与所述的SMS器件的一侧及另一侧固定连接，所述的监视器用于显示所述的光纤拉伸器的拉力值，所述的波分复用器用于接入所述的激光源发出的1.57μm波段的连续光并发送至所述的增益光纤，所述的增益光纤用于将接收到的1.57μm波段的连续光转换为2μm波段的连续光并发送至所述的半导体可饱和吸收镜，所述的半导体可饱和吸收镜用于将接收到的2μm波段的连续光转换为2μm波段的超短脉冲并沿光路发送至所述的SMS器件，所述的输出耦合器输出至所述的SMS器件与输出至所述的单模输出光纤的输出耦合比为9:1，所述的光谱仪用于显示接收到的2μm波段的超短脉冲的中心波长，所述的SMS器件用于将2μm波段的超短脉冲经所述的光纤反射镜反射后反向输出至所述的输出耦合器，所述的SMS器件还用于对2μm波段的超短脉冲的中心波长进行调谐，所述的光纤拉伸器用于根据预设的轴向拉力拉动所述的SMS器件。