專利名稱：一種基于光纖光柵的監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及基于光纖光柵的監測系統，適用于光纖傳感技術、民用工程、軌道交通 等領域。
背景技術：
光纖具有感測和傳輸雙重功能，具有柔韌易彎曲、質量輕、抗電磁干擾、耐高溫、耐 腐蝕、傳輸頻帶寬以及可埋入性等優點。光纖光柵傳感器除了具有光纖傳感器的許多優點 外，還有一些明顯優于其他光纖傳感器的地方。它是作為一種光譜分離與光波長選擇的器 件，信號不受彎曲損耗、連接損耗、光源起伏和探測器老化等因素的影響；避免了干涉型光 纖傳感器相位測量模糊不清等問題。在一根光纖上串接多個光纖光柵，把光纖嵌入(或粘 于)被測結構，可同時得到幾個測量目標的信息，并可實現準分布式測量。目前，光纖光柵傳感器已應用在橋梁、大壩、大型建筑、石化、電力、鋼鐵、核工業、 飛機船舶制造、醫療等多種場合。而光纖光柵傳感器不僅可以象傳統傳感器一樣貼在結構 物表面用于測量，也可以嵌入結構物內部測量物理量。這樣就極大的方便了光纖光柵傳感 器在實際工程中的應用。目前限制光纖光柵傳感器大量實際應用的最主要障礙是傳感信號的解調。正在研 究的光纖光柵解調方法很多，但能夠實際應用的解調產品并不多，而且價格較高。一般的分 布式光纖光柵監測系統，所采用的傳感光纖光柵陣列和匹配光纖光柵陣列的數量相同，且 波長完全匹配，所需要的光纖光柵數量較多，結構比較復雜，解調系統昂貴。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種方便實用、廉價的基于光纖光柵的監測系 統。本發明的技術方案—種基于光纖光柵的監測系統，其寬帶光源的輸出接四端口環形器的第一端口， 環形器的第二端口串接第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵，環形器的第三端口接寬帶光纖 光柵的一端，寬帶光纖光柵的另一端接第一光電探測器，環形器的第四端口接第二光電探 測器。第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中η > 2。本發明的有益效果本發明提出的基于光纖光柵的監測系統，結構簡單，易于實 現，并能實現長距離的監測；只需要光電探測器就可以判斷出哪個窄帶布拉格光纖光柵附 近發生了危險情況，不需要高昂的解調設備，價格便宜，性價比高；使用中心波長一致的窄 帶布拉格光纖光柵，制作簡單；采用兩個光電探測器，消除了光源波動的影響，能準確判斷 出發生危險情況的位置。
圖1 一種基于光纖光柵的監測系統示意圖。
具體實施例方式一種基于光纖光柵的監測系統，如圖1。其寬帶光源1的輸出接四端口環形器2的 第一端口 21，環形器的第二端口 22串接第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵31、32...、3n， 環形器的第三端口 23接寬帶光纖光柵30的一端，寬帶光纖光柵30的另一端接第一光電探 測器41，環形器的第四端口 24接第二光電探測器42。第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中η > 2。第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵的波長采用現有的使用范圍1500nm 1600nm， 本發明是取此范圍內的任意波長，并且波長相同。第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵的反射率采用現有的使用范圍0% 100%，本 發明是取此范圍內的任意反射率，并且反射率均不相同。根據測試范圍和測試精度來確定窄帶布拉格光纖光柵的數量。使用基于光纖光柵的監測系統時，將第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵鋪設在所 需監測的監測地點。測試第一至第η個窄帶布拉格光纖光柵透過寬帶光纖光柵30的光功 率。設第一至第η個的反射率分別為RpRfR1^對反射率為R1的第一窄帶布拉格光纖光柵31處進行初始測試時，第一光電探測 器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功率為戶“；對反射率為R2的第二窄帶布拉格光纖光 柵32處進行初始測試時，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功率為； …；對反射率為Rn的第η窄帶布拉格光纖光柵處進行初始測試時，第一光電探測器41探測 到透過寬帶光纖光柵30的光功率為尸Λ '。寬帶光源1的初始光功率為Ρ『一旦發生危險情況時(1)當寬帶光源1無波動，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功 率為P1，第二光電探測器42探測到的光功率為0。比較光功率P1與/V、iV…尸《 '的值，便 可知道是哪個窄帶布拉格光纖光柵處發生危險情況。(2)當寬帶光源1有波動時，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光 功率為P/，第二光電探測器42探測到的光功率為P2'。通過第一和第二光電探測器的校 準，消除寬帶光源1波動的影響，第一光電探測器41探測到透過寬帶光纖光柵30的光功率 應為P/ /(I-P2' /P。)，比較P/ /(I-P2' /P。)與iV、iV ···& '的值，便可知道是哪個窄 帶布拉格光纖光柵處發生危險情況。本發明所使用的器件均為市售器件。
權利要求
一種基于光纖光柵的監測系統，其特征在于寬帶光源(1)的輸出接四端口環形器(2)的第一端口(21)，環形器的第二端口(22)串接第一至第n個窄帶布拉格光纖光柵(31、32...、3n)，環形器的第三端口(23)接寬帶光纖光柵(30)的一端，寬帶光纖光柵(30)的另一端接第一光電探測器(41)，環形器的第四端口(24)接第二光電探測器(42)；第1至第n個窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中n≥2。
全文摘要
一種基于光纖光柵的監測系統，涉及基于光纖光柵的監測系統，適用于光纖傳感技術、民用工程、軌道交通等領域。該監測系統的寬帶光源(1)接四端口環形器的第一端(21)，環形器的第二端(22)串接第一至第n個窄帶布拉格光纖光柵(31、32、...、3n)，環形器的第三端(23)接寬帶光纖光柵(30)的的一端，寬帶光纖光柵(30)的另一端接第一光電探測器(41)，環形器的第四端接第二光電探測器(42)。第1至第n個窄帶布拉格光纖光柵的波長相同，反射率不相同，其中n≥2。該系統制作容易，結構簡單、性價比高。
文檔編號G08C23/06GK101908268SQ201010237638
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者周倩, 寧提綱, 李晶, 溫曉東, 胡旭東, 裴麗 申請人:北京交通大學