专利名称：改进的光纤光栅传感系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光纤光栅传感技术领域，具体为一种能减少偏振效应对于传感效果影响的改进的光纤光栅传感系统。
背景技术：
光纤光栅传感系统由于光纤光栅传感器的敏感、测量范围广、易于组网，同时具有不受电磁干扰、电绝缘性能好、耐腐蚀等特性得到广泛应用。目前的光纤光栅传感系统是由可调激光器、光稱合器、光纤光栅传感器、光纤干涉仪、光电探测器和相应的电路系统构成。光纤光栅在应变或温度的作用下，反射波长发生改变，由光电探测器接收到以后，由电路系统经过二次解调得出反射波长，对比光纤光栅在无应变或温度变化时的的初始反射波长，就可以得出应变或温度的变化量。但是，由于系统中光的偏振态的影响，光电探测器接收到的信号初次解调后有时会有明显的幅度波动，对于二次解调出的信号质量会有所影响。影响光纤光栅传感系统检测结果的准确。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种改进的光纤光栅传感系统，在传感臂上加了偏振控制器，克服系统中的光偏振态的影响，解决光纤光栅传感系统的接收信号初次解调后的幅度波动。本实用新型设计的改进的光纤光栅传感系统，包括可调激光器，耦合器，光电探测器和光纤光栅传感器，可调激光器经光纤接入第一稱合器，第一稱合器的输出端接2根光纤，将输出光路分为2路，其一接入包括第二和第三耦合器构成的MZ光干涉仪、再进入检测光探测器，用于检测光源波长；另一光纤接入传感臂，接入传感臂的光纤接入第四耦合器，第四耦合器的输出端再接2根光纤，其一接入第五耦合器，另一则接入第六耦合器，第五耦合器输出端所接的光纤接串联的多个光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的反射光经第五耦合器、从另一光纤也接入第六I禹合器，即第四I禹合器输出端的一根光纤和第五I禹合器传输光纤光栅传感器反射光的光纤一起接入第六耦合器，第六耦合器的输出端所接光纤接入传感光电探测器，传感臂检测光纤光栅传感器所处位置的物理量变化。本实用新型的方案中，第四耦合器的输出端的一根光纤经偏振控制器接入第六耦合器。偏振控制器使进入第六耦合器的两根光纤中的光的偏振态保持相对一致，从而减小偏振效应对于解调信号的影响。所述可调激光器为波长变化范围覆盖各光纤光栅传感器的波长变化范围的可调激光器。所述第二和第三耦合器构成的MZ光干涉仪也可采用法拉第旋转镜构成的光干涉仪替代。所述第五耦合器也可采用环形器替代。所述各光纤光栅传感器均为同波长光纤光栅传感器。[0010]所述检测光电探测器和所述传感光电探测器为相同规格的光电探测器。与现有技术相比，本实用新型改进的光纤光栅传感系统的优点为:1、初次解调信号的幅度较均匀，且由于偏振效应对于解调信号的影响减小，二次解调信号的质量有所提升；2、易于实现，便于推广应用。
图1为本改进的光纤光栅传感系统实施例1的结构示意图；图2为本改进的光纤光栅传感系统实施例2的结构示意图。图内标号为:1、可调激光器，2、第一耦合器，3、第二耦合器，4、第三耦合器，5、检测光电探测器，6、第四稱合器,7、第五稱合器,8、光纤光栅传感器,9、偏振控制器，10、第六率禹合器，11、传感光电探测器，12、环形器，13、法拉第旋转镜。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的内容作进一步详细说明。改进的光纤光栅传感系统实施例1本例如图1所示，可调激光器I发出的光经光纤接入第一耦合器2，由第一耦合器2的输出端接两根光纤，分别连接至第二耦合器3和第四耦合器6，第二耦合器3的输出端接两根光纤，这两根光纤接入第三耦合器4，第三耦合器4的输出端接入检测光电探测器5。第二耦合器3和第三耦合器4构成MZ光干涉仪。第四耦合器6的输出端接两根光纤，其中一根光纤直接接入第五耦合器7，另一根光纤连接偏振控制器9，偏振控制器9接入第六耦合器10，第五耦合器7的右侧光纤接入多个光纤光栅传感器8，各光纤光栅传感器8为相同波长光栅串，含有光栅串的光纤光栅传感器8的反射光通过第五I禹合器7、经第五f禹合器7左侧的另一根光纤接入第六耦合器10，第六耦合器10的输出端的光纤接入传感光电探测器11。当可调激光器I的输出波长变化时，由于第二耦合器3和第三耦合器4构成的MZ干涉仪的作用，检测光电探测器5所接收到的光功率会发生变化，跟踪该光功率的变化，即得到可调激光器I的波长变化情况。光纤光栅传感器8反射的光经过第五耦合器7进入第六耦合器10，第四耦合器6输出的另一路光经过偏振控制器9也进入第六耦合器10。这两束光发生干涉后进入传感光电探测器11。传感光电探测器11所接收的光信号变成电信号后，进行快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(iFFT)，从而得出在各光纤光栅传感器8的反射波长。在各光纤光栅传感器8所处位置无物理量变化时进行校准，则可得到光纤光栅传感器的应变值。本例第四耦合器的输出光纤经偏振控制器接入第六耦合器，进入第六耦合器的两根光纤中的光的偏振态保持相对一致，从而减小偏振效应对于解调信号的影响。所述可调激光器I为波长变化范围覆盖各光纤光栅传感器的波长变化范围的可调激光器。所述各光纤光栅传感器8均为同波长光纤光栅传感器。所述检测光电探测器5和所述传感光电探测器11为相同规格的光电探测器。本例改进的光纤光栅传感系统性能优化，可以提高检测的稳定性、可靠性及精度。[0025]改进的光纤光栅传感系统实施例2本例如图2所示，其结构与实施例1相似，只是两个法拉第旋转镜13构成的迈克尔逊干涉仪替代了第二耦合器3和第三耦合器4构成的MZ干涉仪，环形器12替代实施例1中的第五稱合器7。本例中，迈克尔逊干涉仪替代MZ干涉仪，使得检测光电探测器5接收到的信号不受偏振态影响，传感臂的第五耦合器7被环形器12取代，环形器使得反射回到第六耦合器10的信号光的强度增强。上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.改进的光纤光栅传感系统，包括可调激光器(I)，耦合器，光电探测器和光纤光栅传感器，可调激光器(I)经光纤接入第一耦合器(2)，第一耦合器(2)的输出端接2根光纤，将输出光路分为2路，其一接入包括第二耦合器(3)和第三耦合器(4)的构成的MZ光干涉仪、再进入检测光探测器(5);另一光纤接入传感臂，接入传感臂的光纤接入第四耦合器(6)，第四耦合器(6)的输出端再接2根光纤，其一接入第五耦合器(7)，另一则接入第六耦合器(10),第五f禹合器(7)输出端所接的光纤接串联的多个光纤光栅传感器(8),光纤光栅传感器(8)的反射光经第五耦合器(7)、从另一光纤也接入第六耦合器(10)，第六耦合器(10)的输出端所接光纤接入传感光电探测器(11)，其特征在于: 所述第四耦合器(6 )的输出端的一根光纤经偏振控制器(9 )接入第六耦合器(10 )。
2.根据权利要求1所述的改进的光纤光栅传感系统，其特征在于: 所述可调激光器(I)为波长变化范围覆盖各光纤光栅传感器的波长变化范围的可调激光器。
3.根据权利要求1所述的改进的光纤光栅传感系统，其特征在于: 所述各光纤光栅传感器(8)均为同波长光纤光栅传感器。
4.根据权利要求1所述的改进的光纤光栅传感系统，其特征在于: 两个法拉第旋转镜(13)构成的迈克尔逊干涉仪替代所述第二耦合器(3)和第三耦合器(4)构成的MZ干涉仪。
5.根据权利要求1所述的改进的光纤光栅传感系统，其特征在于: 所述检测光电探测器(5)和所述传感光电探测器(11)为相同规格的光电探测器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的改进的光纤光栅传感系统,其特征在于: 环形器(12)替代所述第五耦合器(J)。
专利摘要本实用新型为改进的光纤光栅传感系统，可调激光器经光纤接入第一耦合器，第一耦合器的输出端一光纤接入包括第二、三耦合器构成的MZ光干涉仪、再进入检测光探测器；另一光纤接传感臂的第四耦合器，第四耦合器的输出端一光纤接入第五耦合器，另一光纤经偏振控制器接入第六耦合器，第五耦合器输出端接串联的多个光纤光栅传感器，传感器的反射光经第五耦合器、从另一光纤也接入第六耦合器，第六耦合器的输出端接入传感光电探测器。MZ光干涉仪也可用法拉第旋转镜构成的迈克尔逊光干涉仪替代。第五耦合器可用环形器替代。本系统的偏振控制器减小偏振效应对于解调信号的影响，初次解调信号的幅度较均匀，二次解调信号的质量有所提升。
文档编号G01D5/26GK203011404SQ201220706558
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者李苏, 杨军, 李沼云, 刘鹏飞 申请人:中国电子科技集团公司第三十四研究所