一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，涉及光纖光柵傳感【技術領域】，該解調系統包括寬帶光源、光纖光柵、光纖耦合器、光纖準直器、光纖準直透鏡、體全息光柵、透鏡、光電探測器、信號處理系統、無線發射裝置、無線接收裝置。該解調系統中全息光柵解調系統簡單，傳感器具有無源特性，本裝置抗電磁干擾的性能強，重量輕，絕緣，同時具有耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能，足夠在惡劣的環境下提供精確的監測數據。
【專利說明】
—種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖光柵傳感【技術領域】，特別涉及一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統。
【背景技術】
[0002]隨著光纖光柵制作工藝的成熟，光纖光柵開始逐漸應用在傳感領域。與其他傳感器相比，光纖光柵傳感器有體積小、重量輕、靈敏性高、準確性高、靈活方便、抗電磁干擾能力強、抗腐蝕性強、耐高溫等優點，可以廣泛用于監測應變、溫度、裂縫、位移、振動、應力等物理量。因此光纖光柵被越來越多的研究人員所關注。
[0003]光纖光柵的監測原理是由于光纖光柵的中心波長隨著溫度和應力的變化而變化，因此如果能夠精確的測量其中心波長的漂移就可以推算出相應的溫度或者應力的變化量。
[0004]現有的光纖光柵解調儀通常是基于可調諧法布里一波羅濾波器為原理，但是由于其核心器件調諧法布里一波羅濾波器中的壓電體具有遲滯蠕動性、回滯性等缺點，從而導致其測量的實時性差，而且會產生測量結果與實際值的漂移。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，通過采用體全息光柵，以解決現有技術中導致的上述多項缺陷。
[0006]為實現上述目的，本發明提供以下的技術方案:一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，其特征在于:所述基于體全息光柵的解調系統包括寬帶光源、光纖光柵、光纖耦合器、光纖準直器、光纖準直透鏡、體全息光柵、透鏡、光電探測器、信號處理系統、無線發射裝置、無線接收裝置，該解調系統工作過程為:
[0007](I)利用體全息光柵用來分開各種波長的光，并且將不同波長的光以各自確定的角度射入聚焦透鏡上，在光電探測器陣列的不同位置收到不同波長的光，從而分辨各種波長的光；
[0008](2)光源經過光纖稱合器后傳送到光纖布拉格光柵,光纖布拉格光柵反射隨帶信息的光信號回到光纖耦合器；
[0009](3)反射光信號通過光纖耦合器進入光纖準直透鏡，入射到體全息光柵上，被體全息光柵按不同波長分開；
[0010](4)光電探測器陣列不同位置接收到被體全息光柵分開的不同波長光，信號處理系統處理處波長和強度的光譜信息；
[0011](5)處理后的信息傳輸至無線發射裝置，并被無線接收裝置接收。
[0012]優選的，所述無線接收模塊放置在距其一定距離的監控房里。
[0013]優選的，所述本解調系統室外裝有太陽能電池。
[0014]優選的，所述光纖耦合器為FC光纖耦合器。
[0015]優選的，所述光電探測器為光子探測器。
[0016]優選的，所述信號處理系統中設有數字信號處理器。
[0017]采用以上技術方案的有益效果是:該基于體全息光柵的光纖光柵解調系統中全息光柵解調系統簡單，傳感器具有無源特性，本裝置抗電磁干擾的性能強，重量輕，絕緣，同時具有耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能，足夠在惡劣的環境下提供精確的監測數據，該解調系統可以在野外監測并長距離無線發送數據，在野外所用到的能源可以采用太陽能電池或風能提供，環保節能，該監測系統適用于各種天氣，抗電磁干擾能力強，測量精度高，可以長期的維持系統的穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統結構不意圖；
[0019]圖2是本發明一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統工作原理不意圖。
[0020]其中，I一寬度光源、2—光纖耦合器、3—光纖布拉格光柵(FBG)、4一光纖準直透鏡、5—體全息光柵、6—透鏡、7—光電探測器陣列、8—信號處理系統、9 一無線發射裝置、10—光纖準直器。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖詳細說明本發明一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統的優選實施方式。
[0022]圖1和圖2出不本發明一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統的【具體實施方式】:該基于體全息光柵的解調系統包括寬帶光源1、光纖布拉格光柵3、光纖稱合器2、光纖準直器10、光纖準直透鏡4、體全息光柵5、透鏡6、光電探測器陣列7、信號處理系統8、無線發射裝置9、無線接收裝置，該解調系統工作過程為:
[0023](I)利用體全息光柵5用來分開各種波長的光，并且將不同波長的光以各自確定的角度射入聚焦透鏡6上，在光電探測器陣列7的不同位置收到不同波長的光，從而分辨各種波長的光；
[0024](2)光源經過光纖耦合器2后傳送到光纖布拉格光柵3，光纖布拉格光柵3反射隨帶信息的光信號回到光纖耦合器2 ；
[0025](3)反射光信號通過光纖耦合器2進入光纖準直透鏡4，入射到體全息光柵5上，被體全息光柵5按不同波長分開；
[0026](4)光電探測器陣列7不同位置接收到被體全息光柵5分開的不同波長光，信號處理系統8處理處波長和強度的光譜信息；
[0027](5)處理后的信息傳輸至無線發射裝置9，并被無線接收裝置接收。
[0028]基于體全息光柵5的光纖光柵解調系統關鍵器件體全息光柵5是用兩束波長為入^的相干激光束入射到光折變晶體中記錄刻寫體全息光柵，假設這兩束光在晶體中與Z軸的夾角分別為91和θ2，經過一定時間的曝光后，在晶體中記錄光柵的光柵矢量為K。然后，用波長為λ的光束入射該光柵，入射光的波矢K1和衍射波波矢K2要與波矢K組成三角形，而K1和K2的大小相等，為K1 = K2 = 2 π / λ，因此對于給定的波長，1、K2與K的夾角就可以確定，當一束含有不同波長的光照射該晶體時，對應于不同波長的入射光都會在不同方向出現衍射光。
[0029]因此基于體相位光柵的光纖光柵解調系統，從寬帶光源發出的光經過耦合器到達光纖布拉格光柵3后產生反射，此信號經光纖準直透鏡4準直并照射在體全息光柵5上，因此體全息光柵5收到的是FBG傳感器的反射光。不同波長的光發生不同角度的衍射，從而被分開并形成衍射帶，這些衍射帶然后通過透鏡6聚焦照射在光電探測器陣列7的不同位置上，這樣不同波長的光信號就被不同角度區分，并被光電探測器陣列7探測，探測到的光信號轉化為電信號，根據光電探測器陣列7的電信號還原出對應的波長強度，解調出光纖布拉格光柵3反射的中心波長。計算光纖布拉格光柵3的中心波長的改變量，進一步解調出溫度或應力等參量的改變。終止的解調結果可以通過無線發射裝置發出，實現長距離的無線傳輸。經過無線發射裝置9發出的信號被無線接收裝置所接收，并且傳到相應的電腦終端顯示監控結果。以上的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，其特征在于:所述基于體全息光柵的解調系統包括寬帶光源、光纖光柵、光纖稱合器、光纖準直器、光纖準直透鏡、體全息光柵、透鏡、光電探測器、信號處理系統、無線發射裝置、無線接收裝置，該解調系統工作過程為: (1)利用體全息光柵用來分開各種波長的光，并且將不同波長的光以各自確定的角度射入聚焦透鏡上，在光電探測器陣列的不同位置收到不同波長的光，從而分辨各種波長的光; (2)光源經過光纖稱合器后傳送到光纖布拉格光柵,光纖布拉格光柵反射隨帶信息的光信號回到光纖耦合器； (3)反射光信號通過光纖耦合器進入光纖準直透鏡，入射到體全息光柵上，被體全息光柵按不同波長分開； (4)光電探測器陣列不同位置接收到被體全息光柵分開的不同波長光，信號處理系統處理處波長和強度的光譜信息； (5)處理后的信息傳輸至無線發射裝置，并被無線接收裝置接收。
2.根據權利要求1所述的基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，其特征在于:所述無線接收模塊放置在距其一定距離的監控房里。
3.根據權利要求1所述的基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，其特征在于:所述本解調系統室外裝有太陽能電池。
4.根據權利要求1所述的基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，其特征在于:所述光纖率禹合器為FC光纖稱合器。
5.根據權利要求1所述的基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，其特征在于:所述光電探測器為光子探測器。
6.根據權利要求1所述的基于體全息光柵的光纖光柵解調系統，其特征在于:所述信號處理系統中設有數字信號處理器。
【文檔編號】G01D5/353GK104374414SQ201410749382
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月9日 優先權日:2014年12月9日
【發明者】杜鵬, 施斐, 徐天福, 易雪松, 羅有國, 劉傳泳 申請人:國家電網公司, 國網江西省電力公司贛州供電分公司