一种光纤温度传感实验系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光纤温度传感实验系统及测量方法，包括ASE光源、法布里

【技术实现步骤摘要】
一种光纤温度传感实验系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及光纤温度传感领域，具体是一种光纤温度传感实验系统及测量方法。

技术介绍

[0002]随着工业环境的日益复杂和人工智能的发展，传感器的应用范围越来与广泛，光纤传感器具有体积小、稳定性好、耐高压、耐腐蚀和抗电磁干扰等优势，在温度、压力、曲率等方面得到了广泛应用。
[0003]光纤温度传感是光纤传感技术的主要应用之一，作为一门新型的测温技术，具有绝缘、抗电磁干扰、耐高电压等优势特征。光纤温度传感器发展很快，形成了多种型号的产品，并已应用到多个领域，取得了很好的效果，比如被广泛应用于医学、地矿勘探及土木工程检测等领域。光纤光栅和光纤干涉仪常用于温度传感，但对于这两类光纤温度传感器的测试需要用到光谱仪测量光纤传感器的输出光谱，成本高、体积大，且需要读取波峰或波谷波长时操作较为不便；
[0004]此外测试温度传感特性时还需额外使用温度台完成对光纤传感器温度的控制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光纤温度传感实验系统及测量方法，以解决上述
技术介绍
中提出的光纤光栅和光纤干涉仪常用于温度传感，但对于这两类光纤温度传感器的测试需要用到光谱仪测量光纤传感器的输出光谱，成本高、体积大，且需要读取波峰或波谷波长时操作较为不便，此外测试温度传感特性时还需额外使用温度台完成对光纤传感器温度的控制的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种光纤温度传感实验系统，包括ASE光源、法布里
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珀罗(F
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P)可调谐滤波器、光纤耦合器、光纤传感器、光电转换模块、可调谐滤波器驱动模块、信号采集模块、触控显示屏、温度控制模块、温度台、电源模块和机箱，所述可调谐滤波器驱动模块输出端与F
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P可调谐滤波器驱动电极相连，ASE光源与F
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P可调谐滤波器输入端相连，F
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P可调谐滤波器输出端与光纤耦合器输入端相连，光纤耦合器一个输出口与一光电转换模块相连，另一输出口与光纤传感器输入端相连，光纤传感器输出端与另一光电转换模块连接，两光电转换模块及可调谐滤波器驱动模块与信号采集模块相连，光纤传感器放置于温度台之上，温度台与温度控制模块相连，主控芯片与可调谐滤波器驱动模块、信号采集模块、温度控制模块及触控显示屏相连，电源模块为实验系统电路系统供电。
[0008]作为本专利技术进一步的方案：所述光纤耦合器为1
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2单模光纤耦合器。
[0009]作为本专利技术再进一步的方案：所述可调谐滤波器驱动模块由DDS信号发生芯片或数模转换器与功率放大芯片组成。
[0010]作为本专利技术再进一步的方案：所述光电转换模块由PIN光电二极管、运算放大器、仪表放大器组成。
[0011]作为本专利技术再进一步的方案：所述信号采集模块由模数转换器组成。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：所述温度台由水泵、热敏电阻、循环水池、光纤传感器、水管、半导体制冷片、半导体制冷片及热敏电阻接线、水冷头、金属导热板和隔热板组成，所述隔热板放置于两块金属导热板之间，留有热敏电阻与光纤传感器固定孔，热敏电阻与待测光纤传感器放置于隔热板内部空间，两块金属导热板外侧各有两片半导体制冷片，半导体制冷片冷端通过导热硅脂紧贴于金属导热板，热端通过导热硅脂紧贴于金属水冷头，金属导热板与水冷头通过螺丝固定，水冷头连接水管，水管其中一端连接水泵。
[0013]作为本专利技术再进一步的方案：所述法布里
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珀罗(F
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P)可调谐滤波器、光纤耦合器、光电转换模块、可调谐滤波器驱动模块、信号采集模块、温度控制模块和电源模块安装于机箱内，触控显示屏安装于机箱表面。
[0014]作为本专利技术再进一步的方案：所述机箱有三个光纤接口分别连接光源、光纤传感器输入与光纤传感器输出。
[0015]一种光纤温度传感实验系统测量方法，其方法步骤如下：
[0016]步骤一：将待测光纤温度传感器放置于温度台上，接通电源并打开ASE光源输出；
[0017]步骤二：主控芯片控制可调谐滤波器驱动模块产生具有带负载能力的三角波或锯齿波驱动电压，可调谐滤波器在驱动电压作用下输出波长在一段波长范围内进行扫描；
[0018]步骤三：两个光电转换模块分别将光源输出在不同波长下的经过光纤传感器和不经光纤传感器的光强信号转换为电压信号；
[0019]步骤四：信号采集模块采集可调谐滤波器驱动模块驱动电压及两个光电转换模块输出电压信号，驱动电压对应可调谐滤波器输出波长，两个光电转换模块输出电压对应相应波长下光源经光纤传感器与不经光纤传感器的光强，由三路采集数据还原出光源与光源经光纤传感器后在可调谐滤波器扫描波段的输出光谱；
[0020]步骤五：取经过光纤传感器与不经光纤传感器的光电转换信号比值，得到消除光源影响的光纤传感器光谱；
[0021]步骤六：通过比较确定比较消除光源影响的光纤传感器光谱数据确定光谱中波峰或波谷对应波长；
[0022]步骤七：通过触控显示屏显示消除光源影响的光纤传感器光谱及波峰或波谷波长；
[0023]步骤八：操作触控显示屏设置温度台温度，温度控制模块利用热敏电阻测量实时温度，并将设置温度与实时温度显示在触控显示屏上，利用PID算法根据测量温度与设置温度调整半导体制冷片电压，使温度稳定在设置温度附近；
[0024]步骤九：多次调整温度，观察不同温度下光纤传感器光谱并记录波峰或波谷的波长，完成光纤传感器温度传感特性测试。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术集成了光谱扫描与温度控制功能，能够对光谱数据进行处理直接得到波峰波谷波长，并通过触控显示屏完成人机交互功能，集成度高，操作便捷、测量结果直观。
附图说明
[0027]图1为光纤温度传感实验系统及测量方法的系统结构框架图。
[0028]图2为光纤温度传感实验系统及测量方法的温度台结构图。
[0029]图3为光纤温度传感实验系统及测量方法的系统效果图。
[0030]图中所示：循环水池1、光纤传感器2、水管3、半导体制冷片4、半导体制冷片及热敏电阻接线5、水冷头6、金属导热板7、隔热板8、ASE光源9、温度台10及机箱11。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]请参阅图1，本专利技术实施例中，一种光纤温度传感实验系统及测量方法，包括ASE光源9、法布里
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珀罗(F
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P)可调谐滤波器、光纤耦合器、光纤传感器2、光电转换模块、可调谐滤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤温度传感实验系统，包括ASE光源(9)、法布里
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珀罗(F
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P)可调谐滤波器、光纤耦合器、光纤传感器(2)、光电转换模块、可调谐滤波器驱动模块、信号采集模块、触控显示屏、温度控制模块、温度台(10)、电源模块和机箱(11)，其特征在于：所述可调谐滤波器驱动模块输出端与F
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P可调谐滤波器驱动电极相连，ASE光源(9)与F
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P可调谐滤波器输入端相连，F
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P可调谐滤波器输出端与光纤耦合器输入端相连，光纤耦合器一个输出口与一光电转换模块相连，另一输出口与光纤传感器(2)输入端相连，光纤传感器(2)输出端与另一光电转换模块连接，两光电转换模块及可调谐滤波器驱动模块与信号采集模块相连，光纤传感器(2)放置于温度台(10)之上，温度台(10)与温度控制模块相连，主控芯片与可调谐滤波器驱动模块、信号采集模块、温度控制模块及触控显示屏相连，电源模块为实验系统电路系统供电。2.根据权利要求1所述的光纤温度传感实验系统，其特征在于：所述光纤耦合器为1
×
2单模光纤耦合器。3.根据权利要求1所述的光纤温度传感实验系统，其特征在于：所述可调谐滤波器驱动模块由DDS信号发生芯片或数模转换器与功率放大芯片组成。4.根据权利要求1所述的光纤温度传感实验系统，其特征在于：所述光电转换模块由PIN光电二极管、运算放大器、仪表放大器组成。5.根据权利要求1所述的光纤温度传感实验系统，其特征在于：所述信号采集模块由模数转换器组成。6.根据权利要求1所述的光纤温度传感实验系统，其特征在于：所述温度台(10)由水泵、热敏电阻、循环水池(1)、光纤传感器(2)、水管(3)、半导体制冷片(4)、半导体制冷片及热敏电阻接线(5)、水冷头(6)、金属导热板(7)和隔热板(8)组成，所述隔热板(8)放置于两块金属导热板(7)之间，留有热敏电阻与光纤传感器(2)固定孔，热敏电阻与待测光纤传感器(2)放置于隔热板(8)内部空间，两块金属导热板(7)外侧各有两片半导体制冷片(4)，半导体制冷片(4)冷端通过导热硅脂紧贴于金属导热板(7)，热端通过导热硅脂紧贴于金属水冷头(...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱正，郭小宝，陈茂森，刘羽欣，颜晓琨，张蔚，单侪，张森，李威隶，李平，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：