一种基于光频梳的高精度动态光纤超大应变传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于线性扫频光频梳的高速、宽量限、高精度的光纤动态应变传感装置，包括多源扫频模块，复用辅助干涉仪模块，复用主干涉仪模块，并行探测采集模块，多游标数据处理模块；其特征是，多源扫频模块分别输出宽谱扫频和线性扫频光频梳两种问询光，它们对应不同结构的干涉光路；当待测/传感光纤处于校准状态时，宽谱扫频光工作(光谱范围决定应变量程)，得到参考信号；当测量动态应变时，线性扫频光频梳工作(扫频速率决定频响，梳齿数量决定应变精度)，通过波分复用系统得到多组测量信号，经信号处理后得到光纤应变信息。本装置可消除光频域光纤传感的速度和量程限制，在保证传感的高响应频率上限和大量程范围下，极大提升传感的精度。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于光纤传感，具体涉及到一种基于光频梳的高精度动态光纤超大应变传感装置。

技术介绍

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技术介绍
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1、1981年w.eickhoff等人提出的光频域反射仪(ofdr)分布式光纤传感技术是一种基于瑞利散射的相干检测方案，其基本原理与微波领域中调频连续波(fmcw)技术类似。1998年froggatt m等人提出了ofdr应变传感理论模型，并利用互相关应变解调算法解算出待测/传感光纤上的静态应变信息。进一步地，加快信号采集和解调的速度来进行连续多次的应变测量，就能知道光纤上的动态应变变化。这种基于ofdr的动态应变传感，能够解调出光纤所受到的外部扰动，并实时监测光纤动态应变信息。

2、在光频域应变传感领域中，光纤上施加应变会导致信号的光谱发生与应变大小成正比的漂移，如若探测很大的应变值(-5000με至15000με)，则需要参考信号具有较宽的光谱范围以保证漂移后的测量信号和参考信号能够进行互相关运算，即需要宽谱扫频激光器进行至少30nm的大范围扫频，一般而言，进行大范围扫频单次测量所需的时间会长达秒量级，无法实现对高频应本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于光频梳的高精度动态光纤超大应变传感装置，由多源扫频模块(1)、复用辅助干涉仪模块(2)、复用主干涉仪模块(3)、并行探测采集模块(4)、多游标数据处理模块(5)组成；其特征是：在同步信号的控制下，通过多源扫频模块(1)向复用辅助干涉仪模块(2)、复用主干涉仪模块(3)切换输出经过波长控制(103)的宽谱扫频光(110)和线性扫频光频梳(111)两种问询光，同时复用辅助干涉仪模块(2)和复用主干涉仪模块(3)切换对应光路结构，产生的干涉信号接入并行探测采集模块(4)中进行探测采集，并在多游标数据处理模块(5)中进行数据处理并得到应变信息，可测量振动频率为fs，施加应变范围为±ε...

【技术特征摘要】

1.一种基于光频梳的高精度动态光纤超大应变传感装置，由多源扫频模块(1)、复用辅助干涉仪模块(2)、复用主干涉仪模块(3)、并行探测采集模块(4)、多游标数据处理模块(5)组成；其特征是：在同步信号的控制下，通过多源扫频模块(1)向复用辅助干涉仪模块(2)、复用主干涉仪模块(3)切换输出经过波长控制(103)的宽谱扫频光(110)和线性扫频光频梳(111)两种问询光，同时复用辅助干涉仪模块(2)和复用主干涉仪模块(3)切换对应光路结构，产生的干涉信号接入并行探测采集模块(4)中进行探测采集，并在多游标数据处理模块(5)中进行数据处理并得到应变信息，可测量振动频率为fs，施加应变范围为±ε0的待测/传感光纤的应变信息。

2.根据权利要求1所述的多源扫频模块(1)，其特征是：宽谱扫频光源(101)和线性扫频光频梳源(102)之间通过波长控制(103)，分别输出宽谱扫频光(110)和线性扫频光频梳(111)，第一光开关(106)为2×1光开关，第一光开关(106)的第一输入口(104)、第二输入口(105)分别与宽谱扫频光源(101)、线性扫频光频梳源(102)相连，第一光开关(106)输出口与第一耦合器(107)相连，第一耦合器(107)为1×2耦合器，第一耦合器(107)第一输出端(108)接入复用辅助干涉仪模块(2)，第一耦合器(107)第二输出端(109)接入复用主干涉仪模块(3)。

3.根据权利要求1所述的宽谱扫频光(110)，其特征是：宽谱扫频光(110)扫频起始波长为λs，扫频终止波长为λe，扫频范围z1＝λe-λs。

4.根据权利要求1所述的线性扫频光频梳(111)，其特征是：线性扫频光频梳(111)中心波长为λc，起始频率为ω0，重复频率为δω，可用频率通道为m，则第n个(1≤n≤m)频率通道的频率表示为ωn＝ω0+nδω，各频率通道均同时产生扫频信号扫频速率相等均为γ，扫频范围相等均为z2，满足z2≤δω且γ/z2≥fs。

5.根据权利要求1所述的波长控制(103)，其特征是：对宽谱扫频光源(101)和线性扫频光频梳源(102)进行波长控制，使他们输出的宽谱扫频光(110)和线性扫频光频梳(111)之间的波长满足λs≤λn且λc≥λn，并且满足λe-λs≥0.78λcε0。

6.根据权利要求1所述的复用辅助干涉仪模块(2)，其特征是：第二耦合器(201)为2×1耦合器，第三耦合器(205)为2×2耦合器，两个耦合器分光比均为50∶50，第二耦合器(201)连接第一耦合器(107)第一输出端(108)，第二耦合器(201)第二输出端(202)与延迟光纤(204)相连后，与第二耦合器(201)第一输出端(203)合束于第三耦合器(205)，第二光开关(206)为2×4光开关，第三耦合器(205)的两个输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，魏子乔，林蹉富，喻张俊，徐鹏柏，温坤华，王云才，秦玉文，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
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