一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法，装置包括：光源、光隔离器、光纤耦合器、测量部、波长解调器、上位机，所述光源与所述光纤耦合器之间连接有所述光隔离器，所述光纤耦合器分别与所述波长解调器和所述测量部连接，所述上位机分别与所述光源和所述波长解调器连接，所述测量部内设置有光纤光栅传感器。本发明专利技术采用光纤光栅来测量由于大气压变化造成的压力膜的形变，从而得到大气压强，采用光纤光栅温度传感器和湿度传感器来测量空气的温度与湿度，最终得到空气折射率，测量简单，能够实时测量。能够实时测量。能够实时测量。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及空气折射率测量
，特别是涉及一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法。

技术介绍

[0002]空气折射率在光学精密测量等领域有着非常重要的作用，往往影响着最后测量结果的准确性。在光学精密测量中，对空气折射率进行补偿，可以很大程度上提升测量精度。
[0003]现有的空气折射率测量装置通常采用温度传感器、湿度传感器以及大气压传感器三个独立的传感器进行测量，然后进行计算得到空气折射率。尤其是温度传感器采用铂电阻，需要供电，电阻会发热，从而影响测量的准确性，给测量带来误差。而且，这种装置不能够进行分布测量，空间测量范围受限，进行多点测量时，需要逐点测量或者采用多个测量仪器测量，成本高，耗时长。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用光纤光栅以光波长为敏感变化参量，准确测量空气的大气压、温度、湿度，大大提高了空气折射率的计算精确度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种光纤光栅空气折射率测量装置，其特征在于：包括光源、光隔离器、光纤耦合器、测量部、波长解调器、上位机，所述光源与所述光隔离器、所述光纤耦合器依次连接，所述光纤耦合器分别与所述波长解调器和所述测量部连接，所述上位机分别与所述光源和所述波长解调器连接，所述测量部内设置有光纤光栅传感器。
[0006]优选的，所述光源采用宽带光源。
[0007]优选的，所述光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器、光纤光栅大气压传感器、光纤光栅湿度传感器，所述光纤光栅温度传感器、光纤光栅大气压传感器和光纤光栅湿度传感器连接在同一根光纤上。
[0008]优选的，所述测量部还包括压力膜、光纤接头、保护壳体、压力膜固定在所述保护壳体内部，所述压力膜与所述保护壳体内壁形成真空腔，所述光线接头设置在所述保护壳体外侧，所述光纤光栅温度传感器、所述光纤光栅湿度传感器分别固定于所述保护壳体内部，光纤光栅大气压传感器的光纤光栅固定于所述压力膜上，所述光纤耦合器通过光纤与所述光纤接头连接。
[0009]优选的，所述光纤光栅温度传感器、所述光纤光栅大气压传感器、所述光纤光栅湿度传感器在所述保护壳体内部呈2字形分布。
[0010]优选的，所述保护壳体设置有进气孔。
[0011]优选的，所述测量部并联或者串联连接有若干光纤光栅温度传感器。
[0012]优选的，空气折射率测量方法为：将所述测量部放在待测部位，利用所述测量部接
收光源发出的宽带光；通过所述光纤光栅温度传感器、所述光纤光栅大气压传感器、所述光纤光栅湿度传感器分别对所述宽带光进行反射，产生不同波长的反射光；利用波长解调器对所述反射光进行波长解调，解调后的波长数据传输到上位机；利用所述上位机对所述解调后的波长数据进行处理，获得空气的温度数据、大气压数据、湿度数据，根据所述温度数据、大气压数据、湿度数据计算空气折射率。
[0013]本专利技术公开了以下技术效果：
[0014]本专利技术所提供的光纤光栅空气折射率测量装置，具有以下技术优势：1.采用光纤光栅来测量由于大气压变化造成的压力膜的形变，从而得到大气压强，采用光纤光栅温度传感器和湿度传感器来测量空气的温度与湿度，最终得到空气折射率，测量简单，能够实时测量。
[0015]2.大气压、温度、湿度测量部份连接在一根光纤上，利用波分复用方式进行分布式测量，体积小，重量轻。
[0016]3.采用光纤光栅进行测量，无热源影响，抗干扰能力强，提高了空气折射率的测量精度。
[0017]4.该装置的测量部能够与若干光纤光栅温度传感器串接或者并接，进行分布式测量，大大提高空间测量范围，减小测量时间和成本。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术的光纤光栅空气折射率测量装置结构示意图；
[0020]图2为实施例1中测量部结构示意图；
[0021]图3为实施例1中测量部A-A剖面结构示意图；
[0022]图4为实施例2中测量部结构示意图；
[0023]图5为实施例2中测量部A-A剖面结构示意图；
[0024]图6为本专利技术装置测量部与光纤光栅温度传感器连接分布方式图；
[0025]其中，光源1；光隔离器2；光纤耦合器3；光纤4；压力膜5；光纤光栅温度传感器6；光纤光栅大气压传感器7；光纤光栅湿度传感器8；进气口9；光纤接头10；保护壳体11；真空腔12；波长解调器13；上位机14；测量部15。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示，本专利技术提供一种光纤光栅空气折射率测量装置，包括光源1、光隔离器2、光纤耦合器3、测量部15、波长解调器13、上位机14，所述光源1与所述光纤耦合器3之间连接有所述光隔离器2，所述光纤耦合器3分别与所述波长解调器13和所述测量部15连接，所述上位机14分别与所述光源1和所述波长解调器13连接，测量部15内设置有光纤光栅传感器。
[0030]本实施例中，光源1采用宽带光源，所述宽带光源发出的宽带光有足够的带宽，能够实现波分复用，进行分布式测量。所述光源与上位机14进行实时通信，使上位机14对光源1所发出的宽带光进行控制，并且能够对使用者提示光源是否工作正常能够满足测量的需求。
[0031]光纤耦合器3设置有3个端口分别为A端、B端和C端。光源1所产生的宽带光经过光隔离器2通过A端进入光纤耦合器3，光隔离器能够避免由光纤光栅反射回的光进入光源1，影响光源的输出，从而给测量带来误差。光纤耦合器3能够将进入光纤测量部分的光与光纤光栅反射回的光分开，从而实现对反射光的波长分析。
[0032]宽带光进入测量部15内设置的光纤光栅传感器的光纤光栅部分，被相应的测量光纤光栅部分反射对应中心波长的光，对反射回的光进行波长解调，然后进行相应的计算就可以得到相应的待测量参数，包括温度、大气压以及湿度。
[0033]如图2所示，本实施例中测量部15内部设置的光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器6、光纤光栅大气压传感器7、光纤光栅湿度传感器8，因此，本专利技术测量部15由保护壳体1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅空气折射率测量装置，其特征在于：包括光源(1)、光隔离器(2)、光纤耦合器(3)、测量部(15)、波长解调器(13)、上位机(14)，所述光源(1)与所述光隔离器(2)、所述光纤耦合器(3)依次连接，所述光纤耦合器(3)分别与所述波长解调器(13)和所述测量部(15)连接，所述上位机(14)分别与所述光源和所述波长解调器(13)连接，所述测量部(15)内设置有光纤光栅传感器。2.根据权利要求1所述的光纤光栅空气折射率测量装置，其特征在于：所述光源(1)采用宽带光源。3.根据权利要求1所述的光纤光栅空气折射率测量装置，其特征在于：所述光纤光栅传感器包括光纤光栅温度传感器(6)、光纤光栅大气压传感器(7)、光纤光栅湿度传感器(8)，所述光纤光栅温度传感器(6)、光纤光栅大气压传感器(7)和光纤光栅湿度传感器(8)连接在同一根光纤上。4.根据权利要求3所述的光纤光栅空气折射率测量装置，其特征在于：所述测量部(15)还包括压力膜(5)、光纤接头(10)、保护壳体(11)，所述压力膜(5)固定在所述保护壳体(11)内部，所述压力膜(5)与所述保护壳体(11)内壁形成真空腔(12)，所述光纤接头(10)设置在所述保护壳体(11)外侧，所述光纤光栅温度传感器(6)、所述光纤光栅湿度传感器(8)分别固定于所述保护壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建军，张鹏，陈恺，王煜，侯俊凯，魏晋和，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：