一种基于砷化镓晶体的光纤矢量风速测量系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于砷化镓晶体的光纤矢量风速测量系统，包括探测光源、加热光源、光纤耦合器、探测仪器、数据采集模块、传感装置和控制器；探测光源、加热光源、传感装置和探测仪器与光纤耦合器的各端口依次连接，探测仪器、数据采集模块与控制器端口依次连接；传感装置包括传输光纤、由砷化镓晶体和传输光纤组成的多个光纤传感部件和多孔管道；该系统结构简单、稳定性强以及寿命长，易于小型化集成。本发明专利技术还提供一种基于上述系统的测量方法，利用砷化镓晶体吸收光谱随温度变化的特性，通过平均波长移差波长调解方法和光纤传感阵列结构角度分析方法获取更精确的风速矢量信息，误差小，能够满足各应用场景要求，具有良好的社会和经济价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感，尤其涉及一种基于砷化镓晶体的光纤矢量风速测量系统及其测量方法。

技术介绍

1、风速测量技术在现代工农业生产、科研、环境与气象监测等领域具有重要的社会和经济意义。但是，传统的风速计与风速测量技术已经不能满足现代高新技术发展的需求，如机械式风速计由于摩擦力的存在，无法实现微弱风速的测量；压差式风速计低风速的测量效果不理想；超声波风速计体积大且要求较高；传统电学热式风速计虽然能够实现低风速的测量，但是容易受到电磁干扰、高电压、高辐射等不利因素的影响。

2、基于光纤传感技术的风速计，在结合了热式风速计的低风速测量的基础上，还具有体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强等优点。光纤风速计主要有两类：一类是通过弯曲或者扭曲光纤结构来测量风速，主要利用光纤光栅或光纤干涉结构探测风产生的应力来测量风速，但是存在体积大、光纤结构容易损坏等缺点；另一类是光纤热丝式风速计，通过光纤传感结构的热量损失带来的温度变化，通过光谱仪得到光谱的漂移信息从而解调出风速值。但是，现有的光纤风速计，因系统结构较为繁琐不利于小型化集成，且一般仅能完成风速大小的测量，未能进本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于砷化镓晶体的光纤矢量风速测量系统，其特征在于，包括探测光源、加热光源、光纤耦合器、探测仪器、传感装置和控制器；所述探测光源、加热光源、传感装置和探测仪器、数据采集模块与光纤耦合器的各端口依次连接，所述探测仪器、数据采集模块与控制器端口依次连接；所述传感装置包括传输光纤、由砷化镓晶体和传输光纤组成的多个光纤传感部件和多孔管道；所述多个光纤传感部件设置于该管道的孔中；所述多个光纤传感部件呈阵列结构分布。

2.根据权利要求1所述的光纤矢量风速测量系统，其特征在于，所述多个光纤传感部件中的一个设置于所述多孔管道中部，其他的光纤传感器部件呈对称分布设置；所述设置于多孔管道中...

【技术特征摘要】

1.一种基于砷化镓晶体的光纤矢量风速测量系统，其特征在于，包括探测光源、加热光源、光纤耦合器、探测仪器、传感装置和控制器；所述探测光源、加热光源、传感装置和探测仪器、数据采集模块与光纤耦合器的各端口依次连接，所述探测仪器、数据采集模块与控制器端口依次连接；所述传感装置包括传输光纤、由砷化镓晶体和传输光纤组成的多个光纤传感部件和多孔管道；所述多个光纤传感部件设置于该管道的孔中；所述多个光纤传感部件呈阵列结构分布。

2.根据权利要求1所述的光纤矢量风速测量系统，其特征在于，所述多个光纤传感部件中的一个设置于所述多孔管道中部，其他的光纤传感器部件呈对称分布设置；所述设置于多孔管道中部的光纤传感部件作为中心热源。

3.根据权利要求2所述的光纤矢量风速测量系统，其特征在于，所述光纤传感部件，包括由砷化镓晶体和传输光纤组成的光纤传感探头。

4.根据权利要求3所述的光纤矢量风速测量系统，其特征在于，所述光纤传感探头，包括传输光纤、光源及镀有介电透射膜和介电高反膜的砷化镓晶体。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述光纤矢量风速测量系统的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

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【专利技术属性】
技术研发人员：杨天宇，张兴宇，董玉明，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：