一种系统，其包括至少一个光学传感器（Ｃ↓［１］，Ｃ↓［２］，Ｃ↓［３］），传感器包括刻写在两个光学波导中的两个Ｂｒａｇｇ光栅（Ｂ↓［１１］，Ｂ↓［１２］；Ｂ↓［２１］，Ｂ↓［２２］；Ｂ↓［３１］，Ｂ↓［３２］），它们有可以调节的灵敏度，使得两个光栅的各自光谱有相对的光谱移动，这些光谱移动依赖于要测量的参数。该系统也包括光源（６），设置它是为了将光提供给两个光学波导，以便对后者进行访问，还包括使得光可以接续地通过同一传感器的两个Ｂｒａｇｇ光栅的装置，包括光探测器，这些光探测器为的是一方面测量仅只通过了两个光学波导中的一个的光功率水平（Ｒ↓［１］），在另一方面测量接续地通过了两个光学波导的光功率水平（Ｒ’↓［１］），还包括处理这些光信号并且提供所测参数的数值的装置。本发明专利技术特别地可以用于测量温度，应力和压力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测量系统，此系统使用Bragg光栅。具体地说，该系统可用于测量温度、应力和压力。
技术介绍
可以参考下列文件D.A.Jackson，A.B.Lobo Ribeiro，L.Reekie and J.L.Archama bault，“Simple multiplexing scheme for a fibre-opticgrating sensor network”Optics Letters，Vol.19(14)，1993.pp1192-1194R.W.Fallon，L.Zhang，A.Gloag and I.Bennion，“Identical broadband grating interrogation technique fortemperature and strain sensing”Electronics Letters，Vol.33(8)，1997，pp 705-707L.A.Ferreira，F.M.Araujo，J.L.Santos and F.Farahi，“Temperature and strain insensitive bend measurements withD-type fibre Bragg gratings”OFS(Optical Fibre Sensors)Conference 14，WE 2-2，Venice，October 2000文件和公开了测量技术，这些技术使用Bragg光栅，并且这些技术是以分析来自这些光栅的两个光谱的重叠为基础的，这就是说，是以一对Bragg光栅的重叠积分为基础的。应该注意到，两个光栅中仅只一个是一种变换器，而第二光栅使得可以分析一个光谱信号。进而，在文件中描述的技术使用线性调频的光栅，制作这样的光栅相当困难，并且因为它们的长度，这样的光栅容易产生应变，因此会对所测量的信号造成噪音。文件公开了一种测量技术，该技术使用一种传感器，它包括一对Bragg光栅，这对Bragg光栅形成变换器。这种技术使用对于这些变换器所提供的信号的移动进行一种完全的光谱分析，因此，不是以光谱的重叠积分的原理为基础。这是一种复杂并且昂贵的技术，因为它需要使用光谱分析仪。关于采样频率进一步限制了这种技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上面提到的已知技术的缺点。作为本专利技术的内容的系统的主要的独创性在于使用至少一对Bragg光栅，每个光栅有变换和分析的双重功能。这两个光栅总体相同，区别只在于它们的光谱灵敏度(相对于要测量的量而言)彼此稍微有些不同。因此两个光栅的联合分析可以实现一种差分测量，这种测量不需要精确的光谱分析。作为本专利技术的内容的系统使得可以测量几种类型的物理量，特别是温度，应力和压力，并且，以比上面提到的已知技术便宜的方式实现这种测量。特别是，这个系统可以使用旁瓣缩减的(apodized)光栅，这些光栅比在文件2中公开的技术中使用的线性调频光栅容易制作，并且，对于光谱畸变比后者不灵敏得多。更具体地说，本专利技术的主题是用来测量至少一个参数的系统，这个系统包括至少一个光学传感器，这个系统的特征在于，每个传感器包括两个Bragg光栅，这些Bragg光栅有各自的灵敏度，可以调节这些灵敏度使得两个光栅的各自的光谱有一个相对的光谱移动，这些光谱移动依赖于要测量的一个或多个参数，在两个光学波导中分别刻写出这些Bragg光栅，该系统还包括一个光源，设置它是为了将光提供给两个光学波导，以便对后者进行访问；使光可以接续地通过同一个传感器的两个Bragg光栅的装置；光探测器，这些光探测器为的是一方面测量仅只通过了两个光学波导中的一个波导的光功率水平，在另一方面测量接续地通过了两个光学波导的光功率水平；以及处理这些光功率水平并且提供所测的一个或多个参数的数值的装置。最好，光学波导可以是光纤的各自的芯，每个光纤有单一的芯，或者是多芯光纤的芯。按照作为本专利技术的内容的系统的一个优选实施例，这个系统还包括一个循环器，它把光源连接到两个光学波导上。按照作为本专利技术的内容的系统的另一个优选实施例，这个系统的光学传感器的数目N至少等于2，这个系统的光源能够发射波长范围至少由这些传感器的相应的共振波长中最短波长到最长波长的光，并且该系统包括光谱分离装置，该装置能够在N个第一光探测器上并且在N个第二光探测器上分配已经穿过该N个光传感器的光，第一光探测器能够测量有这些光波长并且仅只通过了两个光学波导中一个波导的N个第一光功率水平，而第二光探测器能够测量有这些光波长并且接续地通过了两个光学波导的N个第二光功率水平。最好，系统还包括一个循环器，它把光源连接到两个光学波导，第一光学耦合器和第一和第二光谱分离装置上，第一光学耦合器在循环器与两个光学波导中的一个波导之间实现连接，为的是能够由第一和第二光谱分离装置分别分析被两个Bragg光栅中的一个反射的信号和被这两个Bragg光栅反射的信号。系统还可以包括一个2×2的开关，在一侧把它连接到第一光学耦合器并且连接到循环器上，在另一侧把它连接到两个光学波导上。系统也可以包括第二光学耦合器和第三光谱分离装置，通过这个第二光学耦合器把第三光谱分离装置连接到光源上，为的是分析光源所发射的光。Bragg光栅最好是旁瓣缩减的光栅。按照作为本专利技术的内容的系统的一个特定实施例，参数是应变，并且两个Bragg光栅的各自的纵向轴线与应变的轴线形成不同的角度。按照另一个特定实施例，参数是应变，并且系统还包括一个支承件，它包括各自的截面不同的两部分，两个Bragg光栅分别设置在这两个部分中。按照另一个特定实施例，两个Bragg光栅分别刻写在一个双芯光纤的两个芯中，这两个芯彼此不同，从而对于在这些芯中刻写的Bragg光栅给出不同的测量灵敏度。在这种情况下，两个芯可以有不同的掺杂或者有不同的直径。按照另一个特定实施例，两个Bragg光栅有不同的覆盖层，使得可以调节它们的关于要测的每个参数的灵敏度。每个光谱分离装置可以包括一个色散件，例如一个衍射光栅或者一个棱镜，还包括光探测器，这些光探测器可以形成一个矩阵。在这种情况下，按照一个特定实施例，对于几个光谱分离装置可以只有共同的一个色散件，并且光探测器是同一光探测器矩阵的不同的排。作为一个变型，每个光谱分离装置可以包括与干涉滤光器在一起的一个光学分离器和光探测器，这些光探测器与这个光学分离器相关。附图说明通过阅读下面以纯粹说明性和非限制的示例的方式参考着附图给出的对示例性实施例的描述将会更好地理解本专利技术，在附图中图1示意性地示出了按照本专利技术的使用三个Bragg光栅差分对的测量系统；图2示意性地说明了按照本专利技术的使用来自旁瓣缩减的Bragg光栅的两个反射光谱的测量原理；图3为作为本专利技术的内容的系统的一个特定实施例的示意图；图4为作为本专利技术的内容的系统的另一个特定实施例的示意图；图5示出了对于用来对自相关函数建模的三种类型的光栅，光谱反射系数作为关于中心波长的移动的函数的变化；图6示意性地示出了在均匀的Bragg光栅、高斯旁瓣缩减光栅以及超高斯旁瓣缩减光栅情况下对自相关函数的建模；图7示意性地示出了由形成一个传感器的两个Bragg光栅产生的对应力的响应的变化的一个示例；图8为一种应变传感器的示意图，它包括两个Bragg光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用来测量至少一个参数的系统，该系统包括至少一个光学传感器（Ｃ↓［１］，Ｃ↓［２］，Ｃ↓［３］），该系统的特征在于，每个传感器包括两个Ｂｒａｇｇ光栅，这些Ｂｒａｇｇ光栅（Ｂ↓［１１］－Ｂ↓［１２］，Ｂ↓［２１］－Ｂ↓［２２］，Ｂ↓［３１］－Ｂ↓［３２］）有相应的灵敏度，可以调节这些灵敏度使得两个光栅的相应的光谱有相对的光谱移动，这些光谱移动依赖于要测量的一个或多个参数，在两个光学波导（３，５；４４，４６）中分别刻写出这些Ｂｒａｇｇ光栅，该系统还包括光源（６），设置它 是为了将光提供给两个光学波导，以便对后者进行访问；使光可以接续地通过同一传感器的两个Ｂｒａｇｇ光栅的装置；光探测器，这些光探测器为的是一方面测量仅只通过了两个光学波导中的一个波导的光的功率水平（Ｒ↓［１］），而在另一方面测量 接续地通过了两个光学波导的光的功率水平（Ｒ’↓［１］）；以及处理这些光功率水平并且提供所测一个或多个参数的数值的装置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：C马丁内斯，P费迪南，
申请(专利权)人：法国原子能委员会，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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