一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置和方法，在传统的光频域反射传感装置中增加HCN气室进行同步采集，通过HCN吸收谱线峰值位置确立扫描起始以及终止波长进而保证每次扫频范围一致性。本发明专利技术所采用的装置和方法降低了对现有可调谐激光器的性能要求，同时减小了光谱移动量的误差，有效提高了分布式测量精度。本发明专利技术提供了一种利用HCN气室进行波长标定的基于OFDR技术的光纤应变测量方法，本发明专利技术利用了OFDR方法实现了对各个位置的应变或温度进行实时测量，利用HCN气室对可调激光器扫频信号的精确标定的特性，克服了可调激光器输出波长的准确度不足的问题，实现了光纤的应变实时准确测量。

A device and method for spectral calibration using HCN gas chamber in optical frequency domain reflective sensing system

The invention discloses a device and method for spectral calibration in an optical frequency domain reflective sensing system using a HCN chamber. A HCN chamber is added to a conventional optical frequency domain reflective sensing device for synchronous acquisition, and the scanning starting and ending wavelengths are determined by the peak position of the HCN absorption spectrum line, thereby ensuring the consistency of each sweep range. . The device and method adopted by the invention reduce the performance requirements of the existing tunable laser, reduce the error of the spectral shift, and effectively improve the distributed measurement accuracy. The invention provides an optical fiber strain measurement method based on OFDR technology, which uses HCN gas chamber for wavelength calibration. OFDR method is used to realize real-time measurement of strain or temperature at various positions. The characteristics of accurate calibration of frequency sweeping signal of tunable laser by using HCN gas chamber are overcome, and the output of tunable laser is overcome. The accuracy of the wavelength is not enough, and the real-time and accurate measurement of the strain of the optical fiber is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置和方法
本专利技术属于分布式光纤传感
，具体涉及一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置和方法。
技术介绍
高精度分布式传感广泛应用于结构健康检测、表面面型测量、光纤三维形状传感等多个领域中,而光纤应变或温度的实时准确测量分布式传感中尤为重要。1998年MarkFroggatt提出的利用光频域反射(OFDR)中单模光纤瑞利散射光谱移动可实现高精度高分辨率的分布式传感(High-spatial-resolutiondistributedstrainmeasurementinopticalfiberwithRayleighscatter)。该技术要求在两次测量过程(一次是参考状态，一次是物理量发生变化状态)激光器扫频范围，起始波长严格一致，也就是两次扫频的光谱是严格对准的。光源扫频光谱的不一致会导致解算的瑞利散射光谱发生变化，降低传感精度，造成了该技术测量误差。然而，目前可调激光器的输出波长由于受到自身以及环境干扰,输出的波长与理论设定的波长可能存在差距,调谐光源的扫频重复性较难实现。以法国Yenista公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置，其特征在于：包括：用于为光频域反射系统提供光源的扫描光源(2)，所述扫描光源(2)的光源出口端与光耦合器一(3)相连接，所述光耦合器一(3)通过c端口与主干涉仪(20)相连接，所述主干涉仪(20)与数据采集卡(17)的输入端相连接；所述光耦合器一(3)通过b端口与耦合器(9)相连接，所述耦合器(9)通过b端口与HCN波长标定模块(18)相连接，所述HCN波长标定模块(18)与数据采集卡(17)相连接，所述HCN波长标定模块(18)内设置有HCN气室(15)和光电探测器(16)，所述HCN气室(15)的输出端与光电探测器(16)相连...

【技术特征摘要】
1.一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置，其特征在于：包括：用于为光频域反射系统提供光源的扫描光源(2)，所述扫描光源(2)的光源出口端与光耦合器一(3)相连接，所述光耦合器一(3)通过c端口与主干涉仪(20)相连接，所述主干涉仪(20)与数据采集卡(17)的输入端相连接；所述光耦合器一(3)通过b端口与耦合器(9)相连接，所述耦合器(9)通过b端口与HCN波长标定模块(18)相连接，所述HCN波长标定模块(18)与数据采集卡(17)相连接，所述HCN波长标定模块(18)内设置有HCN气室(15)和光电探测器(16)，所述HCN气室(15)的输出端与光电探测器(16)相连接；所述第三光耦合器(9)通过c端口与辅助干涉仪(19)相连接，所述辅助干涉仪(19)的输出端与数据采集卡(17)相连接，所述数据采集卡(17)与计算机(1)相连接。2.根据权利要求1所述的一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置，其特征还在于：所述主干涉仪(20)包括光耦合器(4)、环形器(5)、传感光纤(6)第二光耦合器(7)和平衡探测器(8)，所述光耦合器(4)的输入端与光耦合器一(3)的c端口相连接，所述光耦合器(4)的输出端与环形器(5)和第二光耦合器(7)相连接，所述第二光耦合器(7)与平衡探测器(8)相连接，所述平衡探测器(8)的输出端与数据采集卡(17)的输入端相连接；所述环形器(5)与传感光纤(6)相连接，所述环形器(5)的输出端与第二光耦合器(7)相连接。3.根据权利要求1所述的一种采用HCN气室在光频域反射传感系统中进行光谱校准的装置，其特征还在于：所述辅助干涉仪(19)包括第四光耦合器(10)、第一法拉第旋转镜(11)、第二法拉第旋转镜(12)、第一光电探测器(13)和时钟整形模块(14)，所述第四光耦合器(10)的输出端与第一法拉第旋转镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：武湛君，马书义，苏学兰，锁刘佳，单一男，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21