基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置,其包括有：外壳，在该外壳上设置有多个用于连接光纤EFPI传感器的光纤接口；以及激光器，用于产生光源信号；光分路器，通过光纤与该激光器连接；多个光环形器，该多个光环形器的输入端口通过并行设置的多路光纤与所述光分路器连接，该多个光环形器上的探测端口通过并行设置的多路光纤与对应的光纤接口连接；多个光电转换器，数量与所述光纤接口相同，该多个光环形器上的输出端口通过并行设置的多路光纤与对应的光电转换器连接；信号采集电路板，用于接受和处理该光电转换器转化形成的电信号并与外部通讯连接。该超声波采集装置可适用多种工业设备以及水下领域的高频快速超声波信号监测。

Ultrasonic acquisition device based on optical fiber EFPI sensor

The invention discloses an ultrasonic acquisition device based on optical fiber EFPI sensor, comprising a housing, a plurality of connection interface for optical fiber optical fiber EFPI sensor is arranged in the shell; and the laser light source for generating a signal; optical splitter, through the optical fiber is connected with the laser; a plurality of input optical circulator the multi port optical circulator through multi-channel optical fiber arranged in parallel connected with the optical splitter, optical fiber interface detection port of the plurality of optical circulator through the multi-channel optical fiber and the corresponding set of parallel connection; a plurality of optical electrical converter, and the number of the same fiber interface, a photoelectric converter through a multi-channel optical fiber with the corresponding parallel set the output port of the plurality of optical circulator on connection; signal acquisition circuit board, for receiving and processing the photoelectric converter transformed into electricity Signal and communicate with external communication. The ultrasonic acquisition device can be applied to the monitoring of high frequency and fast ultrasonic signals in various industrial equipment and underwater fields.

【技术实现步骤摘要】
基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置
本专利技术属于超声波信号采集和检测的
，特别涉及一种基于光纤EFPI(extrinsicFabry-Perotinterferometer，外腔式法布里-帕罗干涉型传感器)传感器进行超声波信号采集的装置。
技术介绍
目前国内外工业设备用超声波信号监测有多种方法，压电超声法检测法是最普及的方法，但传感器是贴在设备外壳上的，其检测设备内部的超声波信号，不易受到电磁噪声的干扰，但灵敏度不高。也有将压电传感器放置在设备外壳的内部，在液体中检测超声波信号的，但由于压电超声传感器在液体中检测灵敏度也不高，同时不能放在强电场中，或带高电压部位处进行测量，使其检测方法受到限制。光超声波法传感器具有体积小、损耗低、干扰小、绝缘性能好和防燃防腐蚀的优点而具有广泛的应用前景。光超声波法包括光纤光栅测超声振动法和光纤干涉测超声振动法，光纤干涉法测超声振动法有三种办法：光纤迈克尔逊(Michelson)干涉法、光纤马赫-泽德尔干涉(Mach-Zehnder)法和法布里-帕罗(Fabry-Perot)干涉法。迈克尔逊法检测系统的灵敏度不高，且在在超声波传播的多路径间题；光纤马赫-泽德尔干涉法解调频率响应不够高、结构复杂，对设备要求高；光纤法布基里-帕罗法则具有结构简单，体积小，高可靠性，高灵敏度，快速响应，抗干扰能力强等优点，受到人们普遍的关注。目前现有技术中研究的光纤EFPI(extrinsicFabry-Perotinterferometer，外腔式法布里-帕罗干涉型传感器)，主要用于温度、应变、压力等缓变量的测量，尚不适合高频快速的超声波信号检测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于使用光纤EFPI(extrinsicFabry-Perotinterferometer，外腔式法布里-帕罗干涉型传感器)传感器进行超声信号采集的装置，以适用于多种工业设备高频快速的的超声波信号监测，并可广泛应用于多领域的水下超声波信号监测。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：本专利技术涉及的基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置包括有以下部分：外壳，在该外壳上设置有多个用于连接光纤EFPI传感器的光纤接口；以及设置在外壳内的：激光器，用于产生光源信号；光分路器，通过光纤与该激光器连接；多个光环形器，数量与所述光纤接口相同，该多个光环形器的输入端口通过并行设置的多路光纤与所述光分路器连接，该多个光环形器上的探测端口通过并行设置的多路光纤与对应的光纤接口连接；多个光电转换器，数量与所述光纤接口相同，该多个光环形器上的输出端口通过并行设置的多路光纤与对应的光电转换器连接；信号采集电路板，用于接受和处理该光电转换器转化形成的电信号并与外部通讯连接。优选的，所述的激光器为窄带光源激光器，该窄带光源激光器的单色光波长为1550nm或1310nm。进一步，所述窄带光源激光器为SLED激光器。优选的，所述超声波采集装置可对多路超声波信号同步采集，所述光纤接口的数量为1至16之间。进一步，所述信号采集电路板上具有电信号处理模块和用于外部的后台系统通信的通讯模块以及控制模块，该电信号处理模块包括用于采集所述光电转换器产生的电信号的采集电路、用于根据信号幅值大小进行自动增益的放大电路和模数转换电路。进一步，在所述信号采集电路板上设置有用于输出信号的以太网接口，所述超声波采集装置可通过该以太网接口输出数字波形信号并通过以太网传输给后台系统。进一步，所述超声波采集装置还包括可连接外部电源的电源适配板，该电源适配板用于给所述激光器和信号采集电路板供电。进一步，所述电源适配板还连接有一设置在外壳上的电源指示灯。优选的，所述光电转换器为PIN光电二极管。本专利技术的有益效果在于其能方便的应用于多路光纤EFPI传感器，进行超声波信号的采集、处理和传输，通过输出数字信号给后台系统，以便于后台系统对信号数据进行处理，进行自动的检测和诊断。其技术优势主要体现在以下几个方面：1、本超声波采集装置具有高度集成，简易安装、操作方便等特点。将主光路器件(除传感器外)和多个电路子模块等高度集成在外壳内，形成一体机，可以方便的安装应用于各种复杂的环境条件下。2、本超声波采集装置具有灵敏度高，抗干扰能力强的特点。本装置设计使用光纤EFPI传感器，保证了信号源的高灵敏度，同时装置本身具有多级放大电路，并且放大倍数根据信号幅值自动调节，能同时兼顾不同大小的输入信号。该装置本身的设计达到EMC4级水平，在各种强电磁干扰情况下，装置性能不会受到影响。3、本超声波采集装置通过以太网接口输出数字波形信号，可实现远程在线监测。本装置设计为当前普遍适用的以太网接口方式，向后台系统输出数字波形信号，可直接通过局域网、外部互联网、WIFI、串口直连等多种网络方式，实现数据传输给后台系统。附图说明图1是实施例中涉及的基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置的构成示意图；图2是实施例中涉及的信号采集电路板上的电路结构示意图。具体实施方式下面就以具体实施例对本专利技术所涉及的超声波采集装置的结构及工作原理作进一步阐述：参见图1所示，本实施例提供的基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置包括激光器1、可分为N路的光分路器2、N个光环形器4、N个光纤接口5、N个光电转换器9、一块信号采集电路板8、外壳10等，光环形器4与光电转换器9相对应，其数量N与光纤接口5的数量相同，每个光纤接口5中的信号单独被采集，互不干涉。除了EFPI传感器以外，以上的光处理器件和电路器件都集成在外壳10内，结构简单紧凑。所述激光器1通过光纤3与光分路器2相连，用于产生光源信号。光分路器2通过N路并行设置的单模光纤3与N个光环形器4的输入端口41相连；N个光环形器4的探测端口42通过N路并行设置的单模光纤3与装置外壳10上的不同的光纤接口5连接，光纤接口5用于连接外部的光纤EFPI传感器；N个光环形器4的输出端口43通过N路并行的单模光纤3与信号采集电路板8上面的N个光电转换器9对应相连，光环形器4是只允许某端的入射光从确定端口输入而反射光从另一端口输出的非互易性器件，为保证光纤沿指定路径传播，因此需使用光环形器4。在本实施例中为了简化结构，多个光电转换器9依次焊接在信号采集电路板8上，信号采集电路板8用于接受和处理该光电转换器9转化形成的电信号并与外部通讯连接。作为本实施例中的优选方案，所述的激光器1为窄带光源激光器，该窄带光源激光器的单色光波长为1550nm或1310nm，所述窄带光源激光器优选采用为SLED激光器。光电转换器9优先选择采用PIN光电二极管，具有入射光量和输出电流的线性好，响应速度快，输出误差小，环境温度变化所引起的输出变动小，制作简单，可靠性高的特点。上述超声波采集装置可对多路超声波信号同步采集，一般来说所述光纤接口的数量N为1至16之间，具体数量可根据传感器的实际情况而设定。参见图2所示，所述信号采集电路板8是多个功能模块高度集成的信号采集板卡，其上具有电信号处理模块12和用于外部的后台系统通信的通讯模块14以及控制模块13，该电信号处理模块12包括用于采集所述光电转换器9产生的电信号的采集电路15、用于根据信号幅值大小进行自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置,其特征在于包括：外壳，在该外壳上设置有多个用于连接光纤EFPI传感器的光纤接口；以及设置在外壳内的：激光器，用于产生光源信号；光分路器，通过光纤与该激光器连接；多个光环形器，数量与所述光纤接口相同，该多个光环形器的输入端口通过并行设置的多路光纤与所述光分路器连接，该多个光环形器上的探测端口通过并行设置的多路光纤与对应的光纤接口连接；多个光电转换器，数量与所述光纤接口相同，该多个光环形器上的输出端口通过并行设置的多路光纤与对应的光电转换器连接；信号采集电路板，用于接受和处理该光电转换器转化形成的电信号并与外部通讯连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置,其特征在于包括：外壳，在该外壳上设置有多个用于连接光纤EFPI传感器的光纤接口；以及设置在外壳内的：激光器，用于产生光源信号；光分路器，通过光纤与该激光器连接；多个光环形器，数量与所述光纤接口相同，该多个光环形器的输入端口通过并行设置的多路光纤与所述光分路器连接，该多个光环形器上的探测端口通过并行设置的多路光纤与对应的光纤接口连接；多个光电转换器，数量与所述光纤接口相同，该多个光环形器上的输出端口通过并行设置的多路光纤与对应的光电转换器连接；信号采集电路板，用于接受和处理该光电转换器转化形成的电信号并与外部通讯连接。2.根据权利要求1所述的基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置，其特征在于：所述的激光器为窄带光源激光器，该窄带光源激光器的单色光波长为1550nm或1310nm。3.根据权利要求2所述的基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置，其特征在于：所述窄带光源激光器为SLED激光器。4.根据权利要求1所述的基于光纤EFPI传感器的超声波采集装置，其特征在于：所述超声波采集装置可对多路超声波信号同...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志强，王伟，郭晨华，
申请(专利权)人：珠海一多监测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44