【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于溶液温度传感检测，特别涉及一种温度传感系统及方法。
技术介绍
1、随着光学检测技术的发展，光纤传感技术得到迅速发展；其中，光纤传感器由于结构简单、高灵敏度、抗电磁干扰等特性得到了广泛而深入的研究，能够适用于远程测量和过程控制领域，以用于对温度、压力、振动、应变、磁场、折射率和物种组分等进行传感检测。
2、目前，现有的温度测量过程采用光纤布拉格光栅或采用在单模光纤尾纤末端覆盖某种折射率会随温度变化的物质，以用于改变光纤尾纤末端与覆盖的物质界面上的菲涅尔反射率，通过测量布拉格波长的移动或者菲涅尔反射率的变化来实现温度的测量；上述的温度测量方法的不足在于传感区域表面积较小，不利于大表面积溶液的稳定测量，不便于大规模的应用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种温度传感系统及方法，以解决现有的温度测量方法存在传感区域表面积较小，不利于大表面积溶液的稳定测量的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种温度传感系统，包括主被动锁模光纤激光器、光谱仪及温度表征模块；所述主被动锁模光纤激光器的输出端与所述光谱仪的输入端相连，所述光谱仪的输出端与所述温度表征模块的输入端相连；
4、所述主被动锁模光纤激光器中具有d型多模光纤，所述d型多模光纤充分浸入至待测溶液中；其中，所述d型多模光纤中传输的光束能够与待测溶液在所述d型多模光纤表面产生倏逝场效应；
5、
6、所述温度表征模块，用于接收并分析所述主被动锁模激光的光谱图像，获得主被动锁模激光的当前波长偏移量；根据预标定的波长偏移量与溶液温度变化的拟合校准曲线及所述主被动锁模激光的当前波长偏移量，获得待测溶液的当前温度传感结果。
7、进一步的，所述主被动锁模光纤激光器包括泵浦激光源、nalm回路、中央光耦合器及振荡腔回路；
8、所述泵浦激光源的输出端与所述nalm回路的输入端相连；所述nlam回路通过所述中央光耦合器与所述振荡腔回路相互耦合，形成八字腔激光器；所述振荡腔回路的输出端与所述光谱仪的输入端相连；其中，所述d型多模光纤位于在所述振荡腔回路中。
9、进一步的，nalm回路包括第一单模光纤、第一波分复用器、掺铒光纤、第二波分复用器、第一偏振控制器及主动电光调制器；
10、所述第一单模光纤的两端均接于所述中央光耦合器，形成第一腔体；所述第一波分复用器、所述掺铒光纤、所述第二波分复用器、所述第一偏振控制器及所述主动电光调制器依次串接于所述第一单模光纤的通路中；其中，所述第一波分复用器的耦合输入端及所述第二波分复用器的耦合输入端与所述泵浦激光源的输出端均相连。
11、进一步的，所述中央光耦合器的分光比均为50:50，所述振荡腔光耦合器的分光比均为90:10。
12、进一步的，所述主动电光调制器采用铌酸锂电光调制器；其中，所述铌酸锂电光调制器的工作带宽为12.5gb/s。
13、进一步的，所述振荡腔回路还包括第二单模光纤、光隔离器、振荡腔光耦合器及第二偏振控制器；
14、所述第二单模光纤的两端均接于所述中央光耦合器，形成第二腔体；所述d型多模光纤、所述光隔离器、所述振荡腔光耦合器及所述第二偏振控制器依次串接于所述第二单模光纤的通路中；其中，所述振荡腔光耦合器的输出端与所述光谱仪的输入端相连。
15、进一步的，所述泵浦激光源的中心波长为980nm，所述泵浦激光源的功率在1-999mw的范围可调节设置。
16、进一步的，所述d型多模光纤采用gimf-simf-gimf结构；其中，所述gimf-simf-gimf结构采用将多模阶跃光纤、渐变光纤及阶跃光纤熔接得到，所述渐变光纤为侧边抛磨d型结构。
17、本专利技术还提供了一种温度传感方法，利用所述的温度传感系统；其中，所述温度传感方法，包括以下步骤：
18、将主被动锁模光纤激光器中的d型多模光纤充分浸入到标准溶液中，并对所述标准溶液进行恒定温度调控；
19、当所述标准溶液的温度变化时，利用光谱仪接收所述主被动锁模光纤激光器输出的主被动锁模激光，获得标准溶液对应的主被动锁模激光的光谱图像；
20、对所述标准溶液对应的主被动锁模激光的光谱图像进行分析，获得标准溶液不同温度下对应的主被动锁模激光的波长偏移量；
21、根据标准溶液不同温度下对应的主被动锁模激光的波长偏移量，进行溶液温度与波长偏移量的拟合标定，得到预标定的波长偏移量与溶液温度变化的拟合校准曲线；
22、将标准溶液更换为待测溶液，并将主被动锁模光纤激光器中的d型多模光纤充分浸入所述待测溶液；
23、利用光谱仪再次接收所述主被动锁模光纤激光器输出的主被动锁模激光，并获得待测溶液对应的主被动锁模激光的光谱图像；
24、对所述标准溶液对应的主被动锁模激光的光谱图像进行分析，获得待测溶液下主被动锁模激光的当前波长偏移量；
25、将所述待测溶液下主被动锁模激光的当前波长偏移量代入到所述预标定的波长偏移量与溶液温度变化的拟合校准曲线，计算得到待测溶液的当前温度传感结果。
26、进一步的，所述标准溶液与待测溶液的组分及浓度相同；其中，所述标准溶液的温度变化为已知量。
27、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
28、本专利技术提供了一种温度传感系统及方法，通过在主被动锁模光纤激光器中设置d型多模光纤，基于光束在d型多模光纤中的多模干涉以及光束与待测溶液在d型多模光纤表面产生倏逝场效应的原理，并通过光谱仪探测经多模干涉及倏逝场效应后的主被动锁模激光的光谱图像；通过对主被动锁模激光的光谱图像进行分析，获得主被动锁模激光的当前波长偏移量，进而根据波长偏移量与溶液温度变化的对应关系，实现对溶液温度的测量；其中，采用d型多模光纤作为测量溶液温度的传感探头，有效提高传感区域表面积，能够满足对大表面积的溶液温度进行可靠测量，并实现较高精度、较大范围的温度监测，进而满足对工业生产进行实时稳定监测；本专利技术结构原理简单，易于制作，成本较低，操作方便；同时，能够有效的避免测量不同参数所引起的交叉敏感性，提高测量的精确性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种温度传感系统，其特征在于，包括主被动锁模光纤激光器、光谱仪及温度表征模块；所述主被动锁模光纤激光器的输出端与所述光谱仪的输入端相连，所述光谱仪的输出端与所述温度表征模块的输入端相连；
2.根据权利要求1所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述主被动锁模光纤激光器包括泵浦激光源、NALM回路、中央光耦合器(9)及振荡腔回路；
3.根据权利要求2所述的一种温度传感系统，其特征在于，NALM回路包括第一单模光纤(3)、第一波分复用器(4)、掺铒光纤(5)、第二波分复用器(6)、第一偏振控制器(7)及主动电光调制器(8)；
4.根据权利要求3所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述主动电光调制器(8)采用铌酸锂电光调制器；其中，所述铌酸锂电光调制器的工作带宽为12.5Gb/s。
5.根据权利要求2所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述振荡腔回路还包括第二单模光纤(10)、光隔离器(12)、振荡腔光耦合器(13)及第二偏振控制器(14)；
6.根据权利要求3所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述中央光耦合器(9)的分光
7.根据权利要求2所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述泵浦激光源的中心波长为980nm，所述泵浦激光源的功率在1-999mW的范围可调节设置。
8.根据权利要求1所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述D型多模光纤(11)采用GIMF-SIMF-GIMF结构；其中，所述GIMF-SIMF-GIMF结构采用将多模阶跃光纤、渐变光纤及阶跃光纤熔接得到，所述渐变光纤为侧边抛磨D型结构。
9.一种温度传感方法，其特征在于，利用权利要求1-8任意一项所述的温度传感系统；其中，所述温度传感方法，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种温度传感方法，其特征在于，所述标准溶液与待测溶液的组分及浓度相同；其中，所述标准溶液的温度变化为已知量。
...【技术特征摘要】
1.一种温度传感系统，其特征在于，包括主被动锁模光纤激光器、光谱仪及温度表征模块；所述主被动锁模光纤激光器的输出端与所述光谱仪的输入端相连，所述光谱仪的输出端与所述温度表征模块的输入端相连；
2.根据权利要求1所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述主被动锁模光纤激光器包括泵浦激光源、nalm回路、中央光耦合器(9)及振荡腔回路；
3.根据权利要求2所述的一种温度传感系统，其特征在于，nalm回路包括第一单模光纤(3)、第一波分复用器(4)、掺铒光纤(5)、第二波分复用器(6)、第一偏振控制器(7)及主动电光调制器(8)；
4.根据权利要求3所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述主动电光调制器(8)采用铌酸锂电光调制器；其中，所述铌酸锂电光调制器的工作带宽为12.5gb/s。
5.根据权利要求2所述的一种温度传感系统，其特征在于，所述振荡腔回路还包括第二单模光纤(10)、光隔离器(12)、振荡腔光耦合器(13)及第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚勇，李松庭，刘天亮，邱昊学，郭林广，田佳峻，段嘉楠，徐小川，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。