一种基于低反射率FBG的光纤光栅传感系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于低反射率FBG的光纤光栅传感系统，该光纤光栅传感系统包括光纤光栅解调仪、传输光纤、光滤波器、光延时装置、光纤光栅传感器、泵浦激光器。本实用新型专利技术通过在光纤光栅传感器前布置光延时装置，实现FBG的时分复用；同时，光纤光栅传感器采用低反射率的FBG，每个FBG的波长可以重复。本实用新型专利技术克服了光纤光栅传感系统利用波分复用技术，传感网络可串联的光纤光栅传感器数目受限的缺点，提升光纤光栅传感系统的应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤光栅传感
，尤其涉及一种基于低反射率FBG(Fiber Bragg Grating，即光纤布拉格光栅)的光纤光栅传感系统，能够利用低反射率光纤光栅传感器和光延时装置进行时分复用，提升光纤光栅传感系统串联传感器点数，提升光纤光栅传感系统的应用范围。
技术介绍
光纤传感技术有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、频带宽、可移植性强等优点，因此光纤传感技术已广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源、环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域。目前光纤传感技术已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。在光纤传感领域，光纤光栅传感器有着非常广泛的应用。现如今，光纤光栅准分布式传感系统得到广泛应用。阵列式光纤光栅传感器基于波分复用技术。波分复用技术，是将宽普光源的光谱切割成连续的n段，在每一段光谱中布设一个对应的光纤光栅传感器，每个光纤光栅传感器对应的光谱宽度最窄大约为1nm，这样可以避免各光纤光栅传感器波长相互重叠。但是这种布置的缺点是在有限的光谱范围内可串联的光纤光栅传感器数目有限，一般为32个。因此，现有技术的上述问题亟待解决。
技术实现思路
鉴于此，本技术的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，在研究基于波分复用技术的光纤光栅传感系统的基础上，基于低反射率FBG和光延时装置，设计一种基于低反射率FBG的光纤光栅传感系统，可以提升光纤光栅传感系统可布设传感点数。本技术请求保护一种基于低反射率FBG的光纤光栅传感系统，所述系统包括依次连接的光纤光栅解调仪、传输光纤、光滤波器、光延时装置、低反射率光纤光栅传感器、泵浦激光器，其中，光延时装置和低反射率光纤光栅传感器组成为一个单元，该系统中有多个该单元：所述传输光纤，用于对各低反射率光纤光栅传感器的入射光信号进行放大，保证各低反射率光纤光栅传感器入射光信号的强度；光延时装置，通过增加入射光纤光栅传感器的光程差，使各低反射率光纤光栅传感器的反射信号光在时间域上分立，实现各低反射率光纤光栅传感器的时分复用；所述低反射率光纤光栅传感器为低反射率FBG；所述泵浦激光器，用于提供对各光纤光栅传感器的入射信号放大的能量需求。进一步的，所述光滤波器滤掉波长980nm的光，防止波长980nm的泵浦光进入光纤光栅解调仪，损毁光纤光栅解调仪。进一步的，所述光延时装置是一段延时光纤。本技术基于低反射率FBG构建时分复用的光纤光栅传感系统，与现有光纤光栅传感系统采用的波分复用技术相比，传感网络中串联的光纤光栅传感器点数不再受限，可以提升光纤光栅传感网络的测量容量。附图说明图1为本技术所述的基于低反射率FBG的光纤光栅传感器系统的结构示意图。图2为本技术所述传感系统各光纤光栅传感器反射光信号在时间域的示意图。图3为本技术所述传感系统各光纤光栅传感器反射光信号在频谱上的示意图。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本技术的保护范围。如图1所示，为本技术请求保护的一种基于低反射率FBG的光纤光栅传感系统的结构示意图。所述系统包括依次连接的光纤光栅解调仪101、传输光纤102、光滤波器103、光延时装置104、低反射率光纤光栅传感器105、泵浦激光器106，其中，光延时装置104、低反射率光纤光栅传感器105组成为一个单元，该系统中有多个该单元；所述传输光纤，用于对各光纤光栅传感器的入射光信号进行放大，保证各光纤光栅传感器入射光信号的强度；光延时装置104，通过增加入射光纤光栅传感器的光程差，使各低反射率光纤光栅传感器的反射信号光在时间域上分立，实现各低反射率光纤光栅传感器的时分复用；所述光纤光栅传感器105为低反射率FBG。可以反射较少部分的光，透射较多部分的光，这样保证每个光纤光栅传感器都能入射光的光谱完整性，有助于实现光纤光栅传感系统的时分复用。所述泵浦激光器106，用于提供对各低反射率光纤光栅传感器的入射信号放大的能量需求。所述系统的光纤光栅解调仪101的解调技术应基于时分复用技术，根据时间域上不同来解调各光纤光栅传感器的波长偏移。所述系统的光纤光栅解调仪101的光源应采用窄线宽脉冲激光，波长为1550nm附近。所述传输光纤102可以为掺杂浓度较低的掺铒光纤。所述光滤波器103滤掉波长980nm的光，防止波长980nm的泵浦光进入光纤光栅解调仪，损毁光纤光栅解调仪。所述光延时装置104可以是一段延时光纤。所述泵浦激光器106为980nm半导体激光器。该泵浦激光器的输出功率根据掺铒光纤的掺杂浓度和入射光经过的光延时装置共同确定。该系统的工作流程如下：从解调仪光源出射的光进入传输光纤102，,经过光延时装置104的作用后进入低反射率光纤光栅传感器105，然后一部分光被低反射率光纤光栅传感器105反射沿原光路回到解调仪101，另一部分光透过低反射率光纤光栅传感器105重复上述过程，实现该系统串联的多个光纤光栅传感器的信号采集。同时，在传输光纤的末端接入980nm的半导体激光器作为泵浦激光器，同传输光纤102共同作用，对入射光信号进行放大，保证整个传感系统的损耗补偿；在传输光纤102与光纤光栅解调仪101的接口处布置光滤波器103，滤掉980nm的光，防止泵浦光进入解调仪101。附图2所示为本技术本技术所述传感系统各光纤光栅传感器反射光信号在时间域的示意图。本技术所述的每个低反射光纤光栅传感器比串联的前一个低反射率光纤光栅传感器的入射光信号和反射光信号都多经过一个光延时装置，反射光信号进入光纤光栅解调仪的时间间隔较长，在时间域上市分离的。对整个传感系统，各光纤光栅传感器的反射信号就是在时间域分开的光信号，时间间隔必须满足解调仪分别各光纤光栅传感器的要求。附图3为本技术所述传感系统各光纤光栅传感器反射光信号在频谱上的示意图。该传感系统的光纤光栅传感器的反射光信号在时间域上是断开的，不连续的，可以分别的。该传感系统采用的光纤光栅传感器是基于低反射率FBG的，传感网络串联的各光纤光栅传感器的中心波长是重叠的，解调仪的光源可以采用窄线宽的光源。因此该传感网络的各光纤光栅传感器的光信号在频域是完全重叠的。本技术中应用具体实施例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想，对于本领域的一般技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术的保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于低反射率FBG的光纤光栅传感系统，所述系统包括依次连接的光纤光栅解调仪、传输光纤、光滤波器、光延时装置、低反射率光纤光栅传感器、泵浦激光器，其中，光延时装置和低反射率光纤光栅传感器组成为一个单元，该系统中有多个该单元，其特征在于：所述传输光纤，用于对各低反射率光纤光栅传感器的入射光信号进行放大，保证各低反射率光纤光栅传感器入射光信号的强度；光延时装置，通过增加入射光纤光栅传感器的光程差，使各低反射率光纤光栅传感器的反射信号光在时间域上分立，实现各低反射率光纤光栅传感器的时分复用；所述低反射率光纤光栅传感器为低反射率FBG；所述泵浦激光器，用于提供对各光纤光栅传感器的入射信号放大的能量需求。

【技术特征摘要】
1.一种基于低反射率FBG的光纤光栅传感系统，所述系统包括依次连接的光纤光栅解调仪、传输光纤、光滤波器、光延时装置、低反射率光纤光栅传感器、泵浦激光器，其中，光延时装置和低反射率光纤光栅传感器组成为一个单元，该系统中有多个该单元，其特征在于：所述传输光纤，用于对各低反射率光纤光栅传感器的入射光信号进行放大，保证各低反射率光纤光栅传感器入射光信号的强度；光延时装置，通过增加入射光纤光栅传感器的光程...

【专利技术属性】
技术研发人员：缑龙，贾磊，邵利军，白磊，周晓旭，张佳鹏，曹桂芳，刘志英，杨莹，郭晓澎，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西省交通建设工程质量检测中心有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14