本实用新型专利技术涉及光纤波长调整技术领域，是一种基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，其包括输入电源单元、宽带光束生成单元、压电陶瓷、传感光纤滤波单元，在所述压电陶瓷上表面横向中轴线的位置处设置有滤波光纤Bragg光栅，输入电源单元与压电陶瓷连接，宽带光束生成单元与滤波光纤Bragg光栅连接，滤波光纤Bragg光栅与传感光纤滤波单元连接。本实用新型专利技术通过控制叠堆型压电陶瓷的伸缩量控制光纤光栅的中心波长进而控制光纤光栅的滤波，提高了光纤光栅滤波的调节精确度，并结合环境温度变化调节光纤光栅的滤波，有效消除了环境温度对光纤光栅滤波的影响，提高了滤波的精确度，并且本实用新型专利技术抗电磁干扰能力强，适用于强磁场、高压等特殊场景。
【技术实现步骤摘要】
基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置
本技术涉及光纤波长调整
，是一种基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波控制装置。
技术介绍
光纤是一种纤维，可以作为光传输的媒介，光纤光栅是利用了光纤材料对温度、应变、折射率、振动的反应敏感特性，进而利用其这种特性研制而成。光纤纤芯内部出现周期性的折射率分布，实质上是在纤芯中构成了一个窄带滤波器。当一束光在光纤Bragg光栅中传输时，符合条件的光波将会在光栅的栅面处反射，能够得到相互加强的反射光，反之，不符合条件的光波，将会透过光栅向前传输。目前通过光纤光栅对宽带光束进行动态检测滤波时，即将调整光纤光栅中心反射波长，反射宽带光束中满足或接近光纤光栅中心反射波长的光波。常用调整方法及存在的问题如下：方法一：将光纤光栅粘贴于游标卡尺上，不断拨动游标卡尺，调整宽带波长至光纤光栅中心波长附近。此方法精确度差而且容易受温度影响，不能够消除温度的误差。方法二：定点拉伸法，将光纤光栅固定在位移台两端的光纤夹具上，测量两夹具之间的距离，通过调节位移台的位移量，调整宽带波长至光纤光栅中心波长附近。该方法中位移量一般采用手动调节，因此效率低下，调节精度低。
技术实现思路
本技术提供了一种基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有手动进行光纤光栅动态检测滤波调整方式存在的滤波调节精度低的问题。进一步解决了光纤光栅动态检测滤波调整方式易受环境温度影响的问题。本技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，包括输入电源单元、宽带光束生成单元、压电陶瓷、传感光纤滤波单元，在所述压电陶瓷上表面横向中轴线的位置处设置有滤波光纤Bragg光栅，输入电源单元与压电陶瓷连接，宽带光束生成单元与滤波光纤Bragg光栅连接，滤波光纤Bragg光栅与传感光纤滤波单元连接。下面是对上述技术技术方案的进一步优化或/和改进：上述传感光纤滤波单元包括第一耦合器、温度补偿光纤Bragg光栅、传感光纤Bragg光栅，滤波光纤Bragg光栅与第一耦合器连接，第一耦合器分别与温度补偿光纤Bragg光栅、传感光纤Bragg光栅连接，温度补偿光纤Bragg光栅与传感光纤Bragg光栅连接。上述宽带光束生成单元可包括宽带光源和第二耦合器，宽带光源与第二耦合器连接，第二耦合器与滤波光纤Bragg光栅连接。上述输入电源单元可包括直流稳压电源、数据采集卡、运算放大器，直流稳压电源、数据采集卡均与运算放大器连接，运算放大器与压电陶瓷连接。上述滤波光纤Bragg光栅可通过环氧胶粘贴在压电陶瓷上表面横向中轴线的位置处。本技术结构简单、操作方便，通过控制压电陶瓷的伸缩量控制光纤光栅的中心波长，进而控制光纤光栅的滤波，提高了光纤光栅滤波的调节精确度，并结合环境温度变化调节光纤光栅的滤波，有效消除了环境温度对光纤光栅滤波的影响，提高了滤波的精确度，并且本技术抗电磁干扰能力强，适用于强磁场、高压等特殊场景。附图说明附图1为本技术最佳实施例的连接结构示意图。附图2为本技术最佳实施例中运算放大电路的电路结构示意图。具体实施方式本技术不受下述实施例的限制，可根据本技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。下面结合实施例及附图对本技术作进一步描述：如附图1所示，该基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，包括输入电源单元、宽带光束生成单元、压电陶瓷、传感光纤滤波单元，在所述压电陶瓷上表面横向中轴线的位置处设置有滤波光纤Bragg光栅，输入电源单元与压电陶瓷连接，宽带光束生成单元与滤波光纤Bragg光栅连接，滤波光纤Bragg光栅与传感光纤滤波单元连接。上述技术方案中，输入电源单元与压电陶瓷的正负极连接，用于向压电陶瓷输出能满足压电陶瓷电致伸缩特性的电压，由于压电陶瓷的驱动电压为-36V至150V，为了增加压电陶瓷的使用寿命，故所提供该电压的电压范围可为0V至120V。上述技术方案中，宽带光束生成单元输出宽带光束并输入至滤波光纤Bragg光栅中。上述技术方案中，压电陶瓷和滤波光纤Bragg光栅均为现有公知技术，压电陶瓷拥有电致伸缩特性，即压电陶瓷受到不同电压激励的时候会产生应变，本技术能将压电陶瓷的应变转换为滤波光纤Bragg光栅中心反射波长的移位，具体工作过程如下：压电陶瓷的电致伸缩特性使得设置在压电陶瓷上的滤波光纤Bragg光栅同步跟随压电陶瓷发生拉伸或者压缩变形，调整滤波光纤的栅距，使得滤波光纤Bragg光栅的中心反射波长发生改变移位，对宽带光束进行滤波，即将宽带光束中满足或接近滤波光纤Bragg光栅的中心反射波长的光波进行反射，从而获得窄带光束。其中，压电陶瓷的应变为Δε：Δc为叠堆型压电陶瓷的伸长量，c为叠堆型压电陶瓷的横向长度；当电动势加在叠堆型压电陶瓷上，叠堆型压电陶瓷的伸长量Δc为Δc＝KV，K为与叠堆型压电陶瓷的压电系数和拉伸结构有关的常量，V为压电陶瓷的输入电压。上述技术方案中，传感光纤滤波单元根据环境温度的变化对窄带光束进行再滤波，获得最终的光纤信号，从而消除环境温度对光纤光栅滤波的影响，使得光纤光栅的滤波更加准确。本技术结构简单、操作方便，通过控制压电陶瓷的伸缩量控制光纤光栅的中心波长，进而控制光纤光栅的滤波，提高了光纤光栅滤波的调节精确度，并结合环境温度变化调节光纤光栅的滤波，有效消除了环境温度对光纤光栅滤波的影响，进一步提高了滤波的精确度，并且本技术抗电磁干扰能力强，适用于强磁场、高压等特殊场景。可根据实际需要，对上述基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置作进一步优化或/和改进：如附图1所示，所述传感光纤滤波单元包括第一耦合器、温度补偿光纤Bragg光栅、传感光纤Bragg光栅，滤波光纤Bragg光栅与第一耦合器连接，第一耦合器分别与温度补偿光纤Bragg光栅、传感光纤Bragg光栅连接，温度补偿光纤Bragg光栅与传感光纤Bragg光栅连接。上述技术方案中，第一耦合器、温度补偿光纤Bragg光栅、传感光纤Bragg光栅均为现有公知技术。其工作过程如下：第一耦合器将窄带光束同时输出至温度补偿光纤Bragg光栅和传感光纤Bragg光栅；温度补偿光纤Bragg光栅将环境温度的变化转换为温度补偿光纤Bragg光栅中心反射波长的移位，使得对窄带光束进行再滤波，即将窄带光束中满足或接近温度补偿光纤Bragg光栅的中心反射波长的光波进行反射，并传输至传感光纤Bragg光栅；传感光纤Bragg光栅将根据应变获得的窄带光束与根据环境温度变化获得的窄带光束进行中和，得到消除环境温度对光纤Bragg光栅中心反射波长的影响光线信号。其中窄带光束进行中和即为用应变转换对应的滤波光纤Bragg光栅的波长移位量减去环境温度变化转换对应的温度补偿光纤Bragg光栅的波长移位量。如附图1所示本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，其特征在于，包括输入电源单元、宽带光束生成单元、压电陶瓷、传感光纤滤波单元，在所述压电陶瓷上表面横向中轴线的位置处设置有滤波光纤Bragg光栅，输入电源单元与压电陶瓷连接，宽带光束生成单元与滤波光纤Bragg光栅连接，滤波光纤Bragg光栅与传感光纤滤波单元连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，其特征在于，包括输入电源单元、宽带光束生成单元、压电陶瓷、传感光纤滤波单元，在所述压电陶瓷上表面横向中轴线的位置处设置有滤波光纤Bragg光栅，输入电源单元与压电陶瓷连接，宽带光束生成单元与滤波光纤Bragg光栅连接，滤波光纤Bragg光栅与传感光纤滤波单元连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，其特征在于，所述传感光纤滤波单元包括第一耦合器、温度补偿光纤Bragg光栅、传感光纤Bragg光栅，滤波光纤Bragg光栅与第一耦合器连接，第一耦合器分别与温度补偿光纤Bragg光栅、传感光纤Bragg光栅连接，温度补偿光纤Bragg光栅与传感光纤Bragg光栅连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于压电陶瓷的光纤光栅动态检测滤波调整装置，其特征在于，所述宽带光束生成单元包括宽带光源和第二耦合器，宽带光源与第二耦合器连接，第二耦合器与滤波光纤Bragg光栅连接。
4.根据权利要求1或2所述的基于压电...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙文磊，曾宪旺，王宏伟，万云发，王炳楷，徐甜甜，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：新型
国别省市：新疆;65
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