專利名稱：溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及光纖光柵傳感技術領域，特別是涉及一種溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統。
背景技術：
光纖光柵是一種新型光纖無源器件。它在光纖中建立起一種空間周期性的折射率分布，使得光在其中的傳播行為得以改變和控制。人們已研制出基于布拉格、長周期、啁啾、超結構等多種結構的光纖光柵傳感器，通過檢測光纖光柵波長的漂移量或功率變化量，可以推測出待測物理場的狀態。同時光纖光柵作為傳感元件具有抗電磁干擾、耐高溫、抗腐蝕、適用于惡劣環境、能多個光柵級聯復用等優良特點，已成為傳感領域中的一個重要傳感手段。隨著光纖光柵技術的不斷完善發展，其在傳感器領域的應用研究越來越引起人們的重視。但是一般的光纖光柵測量傳感系統測量功能較單一，當需測量多種數據時需要購買和使用多種儀器，給測量工作帶來了不便；也有文獻報道可以同時測量多個物理參量的傳感結構，又導致了解調結構的復雜化。檢索結果表明，目前尚沒有與之一致的溫濕度和氣體濃度同時測量的傳感系統的專利報導，這三種測量集中于一個傳感系統在環境監測等領域是很有意義的。
發明內容
本發明專利的目的旨在利用Hybrid光纖光柵作為傳感基元，對溫度、濕度、氣體濃度等物理量進行測量，并對測量的信號進行分析處理，構成溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統。本發明專利是一種溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，利用Hybrid光纖光柵傳感器作為傳感探頭，對溫度、濕度和氣體濃度進行傳感；對單一波峰進行功率和波長的解調，解調裝置結構簡單，易于實現。本發明專利公開了一種溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，其技術方案如下:這種溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，包括寬帶光源、單模光纖、光纖光柵、光電檢測裝置，解調裝置，數據處理模塊。溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統其特點是:采用光源提供光信號，用3dB光分路器以及單模光纖將光纖布拉格光柵與兩個傾斜光纖光柵連接構成Hybrid光纖光柵，用單模光纖將光源與Hybrid光纖光柵相連接，Hybrid光纖光柵的兩個輸出端分別與波長解調和功率解調的裝置相連接，解調裝置和數據處理模塊相連。所述的光源是可調諧光源或寬帶光源，其波段應能覆蓋光纖光柵的波段。所述的Hybrid光纖光柵是由光纖布拉格光柵與兩個傾斜光纖光柵連接構成,光纖布拉格光柵和傾斜光纖光柵的光譜相互疊加可以同時測量溫度和濕度或者溫度和氣體濃度兩種物理量，本發明專利所提出的Hybrid光纖光柵可以同時對溫度、濕度、氣體濃度分別進行測量。所述的兩個傾斜光纖光柵分別涂敷氣體敏感材料和濕度敏感材料，分別來檢測氣體濃度和濕度的變化，涂敷不同的氣體敏感材料可以對不同的氣體濃度的變化進行檢測。所述的兩個傾斜光纖光柵可以換成長周期光纖光柵等其他的隨著外界折射率變化光譜或者輸出光信號功率發生變化的光纖光柵。所述的解調裝置只需要測量單一光纖布拉格光柵峰值的功率和波長，簡化了傾斜光纖光柵多個波峰同時檢測的復雜解調結構。本發明專利的溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，采用Hybrid光纖光柵作為傳感元件，對溫度、濕度和氣體濃度進行傳感，不僅具有耐高溫、耐腐蝕和光纖光柵型傳感器測量精度高、小型化、抗干擾、易復用等特點，還有解調結構簡單易于實現等優點，在預防污染，環境健康監測等方面有廣泛的應用前景。
圖1是溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統結構圖；圖2是傳感原理示意圖
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明專利進一步說明。這種溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，包括:光源，Hybrid光纖光柵，解調裝置，數據處理模塊，連接用單模光纖及分路用3dB光分路器。其特點是:采用光源提供光信號，用3dB光分路器以及單模光纖將光纖布拉格光柵與兩個傾斜光纖光柵連接構成Hybrid光纖光柵，用單模光纖將光源與Hybrid光纖光柵相連接，Hybrid光纖光柵的兩個輸出端分別與波長解調和功率解調的裝置相連接，解調裝置和數據處理模塊相連。所述的光源是可調諧光源或寬帶光源，其波段應能覆蓋光纖光柵的波段。所述的Hybrid光纖光柵是由光纖布拉格光柵與兩個傾斜光纖光柵連接構成，光纖布拉格光柵和傾斜光纖光柵的光譜相互疊加可以同時測量溫度和濕度或者溫度和氣體濃度兩種物理量，本發明專利所提出的Hybrid光纖光柵可以同時對溫度、濕度、氣體濃度分別進行測量。所述的兩個傾斜光纖光柵分別涂敷氣體敏感材料和濕度敏感材料，分別來檢測氣體濃度和濕度的變化，涂敷不同的氣體敏感材料可以對不同的氣體濃度的變化進行檢測。所述的兩個傾斜光纖光柵可以換成長周期光纖光柵等其他的隨著外界折射率變化光譜或者輸出光信號功率發生變化的光纖光柵。
實施例:寬帶光源的工作波段為1525-1575nm。光纖布拉格光柵中心波長為1535nm，帶寬為0.2nm,中心波長處反射率為95%。傾斜光纖光柵I的透射譜中包層模諧振峰的范圍為153(Tl552nm，纖芯模的諧振峰值為1554.8nm。傾斜光纖光柵2的透射譜中包層模諧振峰的范圍為1528 1547nm，纖芯模的諧振峰值為1551.2nm。單模光纖采用C波段的單模光纖。功率解調采用InGaAs材料的PIN光電二極管，其響應中心波長為1300nm，響應帶寬為600nm。波長解調采用可調諧光纖濾波器或基于光強的線性解調器，可檢測得出光纖光柵的波長。單模光纖米用1550nm波段的單模光纖,3dB光分路器為1550nm波段的光分路器。在實際應用時，用單模光纖將寬帶光源與Hybrid光纖光柵相連接，Hybrid光纖光柵的兩個輸出端分別與波長解調和功率解調的裝置相連接，解調裝置和數據處理模塊相連。
權利要求
1.溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，它包括:光源，Hybrid光纖光柵，解調裝置，數據處理模塊，連接用單模光纖及分路用3dB光分路器，其特征在于:采用光源提供光信號，用3dB光分路器以及單模光纖將光纖布拉格光柵與兩個傾斜光纖光柵連接構成Hybrid光纖光柵，用單模光纖將光源與Hybrid光纖光柵相連接，Hybrid光纖光柵的兩個輸出端分別與波長解調和功率解調的裝置相連接，解調裝置和數據處理模塊相連。
2.根據權利要求1所述的溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，其特征在于:光源為寬帶光源或可調諧光源，其波段能覆蓋光纖光柵的波段。
3.根據權利要求1所述的溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，其特征在于:Hybrid光纖光柵是由光纖布拉格光柵與兩個傾斜光纖光柵連接構成,光纖布拉格光柵和傾斜光纖光柵的光譜相互疊加可以同時測量溫度和濕度或者溫度和氣體濃度兩種物理量。
4.根據權利要求1所述的溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，其特征在于:兩個傾斜光纖光柵分別涂敷氣體敏感材料和濕度敏感材料。
5.根據權利要求1所述的溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統，其特征在于:傾斜光纖光柵可以換成長周期光纖光柵等其他的隨著外界折射率變化光譜或者輸出光信號功率發生變化的光纖光柵。
全文摘要
本發明涉及光纖光柵傳感技術領域。本發明公開了一種溫濕度和氣體濃度同時測量的Hybrid光纖光柵傳感系統。這種傳感系統包括光源，Hybrid光纖光柵，解調裝置，數據處理模塊，連接用單模光纖及分路用3dB光分路器。其特點是采用光源提供光信號，用3dB光分路器以及單模光纖將光纖布拉格光柵與兩個傾斜光纖光柵連接構成Hybrid光纖光柵，用單模光纖將光源與Hybrid光纖光柵相連接，Hybrid光纖光柵的兩個輸出端分別與波長解調和功率解調的裝置相連接，解調裝置和數據處理模塊相連。本發明的有益效果是為環境健康監測提供新的方法和手段。
文檔編號G01D5/353GK103196475SQ201310095458
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月23日 優先權日2013年3月23日
發明者羅建花, 張貴 申請人:中南林業科技大學