使用多模干涉ＳＭＳ结构作为边缘滤波器的ＦＢＧ加速度传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种使用级联长周期光栅作为边缘滤波器的ＦＢＧ加速度传感器。传统的加速度传感器不能在强电磁场环境中工作，多点测量的成本过高。一种使用多模干涉ＳＭＳ结构作为边缘滤波器的ＦＢＧ加速度传感器，包括宽带光源、光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）、３ｄＢ耦合器、单模－多模－单模干涉结构（ＳＭＳ）、光功率计（ＯＰＭ）；其特征在于：３ｄＢ耦合器一边的端口与ＦＢＧ的一端光连接，３ｄＢ耦合器另一边的两个端口分别与宽带光源一端和ＳＭＳ光纤结构一端光连接；ＳＭＳ光纤结构的另一端与光功率计光连接。本实用新型专利技术灵敏度高、抗干扰、降低了传感器和传感系统的成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤传感
，涉及一种使用多模干涉SMS结构作为边缘滤 波器的光纤布拉格光栅(FBG)加速度传感器。
技术介绍
光纤传感器与传统的电式传感器相比，具有独特的优点灵敏度高、重量轻、体积 小、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀。由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤又是电绝 缘、耐腐蚀的传输媒质，并且安全可靠，这使它可以方便有效地应用于各种大型机电、石油 化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆等恶劣环境中。FBG的传感原理是其中心反射波长与光纤光栅周期和纤芯的有效折射率相关， 所以当被测物理量引起FBG的周期或者有效折射率改变时，会导致其反射波长变化。除了 具有一般光纤传感器的优点外，光纤光栅传感器还具有独特的波分复用能力，可大大减少 传感网络的布线工作。由于FBG具有很高的应变灵敏度，FBG应变传感器被广泛应用在工 程结构的安全监测中，并逐渐发展出测量其他物理量(如加速度、振动等)的传感器。FBG加速度传感器具有测量精度高、测量范围宽、不受电磁干扰、耐腐蚀、抗冲击振 动、抗疲劳、使用寿命长等优点。可用于岩土工程的变形、位置相对移动的测量，也可用于病 害工程的裂缝监测。鉴于光纤光栅加速度传感器的上述优势，光纤光栅加速度传感器的应用范围较 广，涉及国民经济的很多重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中 使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。在实际工程应用中，使用光纤光栅加速度传感器进行波长测量时，需要使用光纤 光谱仪、波长计等进行测量，然而此类仪器价格较高、体积较大、扫描速度较慢、携带不方 便，不适合用于现场监测和实时性要求较高的场合。而强度解调型FBG传感器测量的是传 感光信号的强度或光功率，避免了使用波长解调型FBG传感器的缺点，达到了降低系统成 本和增强传感系统实用性的效果。因此，如何设计制作出强度解调型光纤光栅加速度传感 器提高其实用性是光纤传感领域的一个重要技术问题。
技术实现思路
本技术目的就是为了克服现有技术中加速度传感器灵敏度不高和传感器装 置价格昂贵的问题，提供了一种使用多模干涉SMS结构作为边缘滤波器的FBG加速度传感ο本技术为解决技术问题所采取的技术方案使用多模干涉SMS结构作为边缘滤波器的FBG加速度传感器，包括宽带光源、光纤 布拉格光栅(FBG)、3dB耦合器、单模-多模-单模干涉结构(SMS)、光功率计(OPM)。3dB耦合器一边的端口与FBG的一端光连接，3dB耦合器另一边的两个端口分别与宽带光源一端和SMS光纤结构一端光连接；SMS光纤结构的另一端与光功率计光连接。本技术的目的在于提供一种适用于实际应用，具有较宽工作范围，并且能减 少仪器非线性因素影响的高灵敏度强度解调型光纤光栅加速度传感器。本技术所具有 的有益效果为以粘贴在等腰三角形悬臂梁上的FBG作传感头，大大提高了传感器的灵敏 度和测量范围并且可以抗电磁干扰。采用SMS光纤结构形成的干涉条纹的任意一个边沿的 线性区作为滤波器对FBG加速度传感器进行强度解调，使用简单的光功率计监测FBG传感 器随加速度的变化成为可能，这样既降低了传感装置的成本，又可把整个传感装置封装在 一起。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术进一步描述。如图1所示，一种使用多模干涉SMS结构作为边缘滤波器的FBG加速度传感器，包 括宽带光源l、3dB耦合器2、等腰三角形悬臂梁3、光纤布拉格光栅(FBG)4、质量块5、入射 单模光纤6、多模光纤7、出射单模光纤8、光功率计9。宽带光源1经3dB耦合器2，其一端 口连接光纤布拉格光栅(FBG) 4，光纤布拉格光栅(FBG) 4粘贴在等腰三角形悬臂梁3上，等 腰三角形悬臂梁3右端连接质量块5，本技术中质量块5的质量要远大于悬臂梁的质 量，用于减少光纤光栅加速度传感器的非线性效应。3dB耦合器2的另一个端口连接入射单 模光纤6，入射单模光纤6与多模光纤7的一端连接，多模光纤7的另一端与出射单模光纤 8连接组成SMS光纤结构。将形成的SMS光纤结构连接到光功率计9。本技术装置的工作方式为宽带光源发出的光经3dB耦合器入射到FBG传感 器，经过FBG的反射光再次经过3dB耦合器后入射进多模干涉SMS光纤结构，光经过SMS光 纤结构后入射到光功率计，光功率计在出射单模光纤端监测功率变化，该装置正是通过监 测反射光功率变化来反映FBG传感器受加速度的变化。该装置能够实现传感测量加速度信息的关键技术为FBG的中心波长变化范围必 须在多模干涉SMS光纤结构的干涉峰的任意一个臂的边沿线性区；SMS光纤结构的线性区 是把FBG的波长变化转化为光功率变化的工具。本实施例中FBG的长度为1. 5cm，波长为1550nm ；使用的多模干涉SMS光纤结构中 多模光纤为40mm，SMS光纤结构形成的干涉条纹的带宽范围15nm。权利要求1. 一种使用多模干涉SMS结构作为边缘滤波器的FBG加速度传感器，包括宽带光源、光 纤布拉格光栅(FBG)、3dB耦合器、单模-多模-单模干涉结构(SMS)、光功率计(OPM)；其特 征在于3dB耦合器一边的端口与FBG的一端光连接，3dB耦合器另一边的两个端口分别与 宽带光源一端和SMS光纤结构一端光连接；SMS光纤结构的另一端与光功率计光连接。专利摘要本技术涉及一种使用级联长周期光栅作为边缘滤波器的FBG加速度传感器。传统的加速度传感器不能在强电磁场环境中工作，多点测量的成本过高。一种使用多模干涉SMS结构作为边缘滤波器的FBG加速度传感器，包括宽带光源、光纤布拉格光栅(FBG)、3dB耦合器、单模-多模-单模干涉结构(SMS)、光功率计(OPM)；其特征在于3dB耦合器一边的端口与FBG的一端光连接，3dB耦合器另一边的两个端口分别与宽带光源一端和SMS光纤结构一端光连接；SMS光纤结构的另一端与光功率计光连接。本技术灵敏度高、抗干扰、降低了传感器和传感系统的成本。文档编号G01P15/03GK201903554SQ201020642400公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日专利技术者何少灵, 张文超, 李岚, 王广东, 赵宇, 郭喜凤 申请人:李岚本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种使用多模干涉ＳＭＳ结构作为边缘滤波器的ＦＢＧ加速度传感器，包括宽带光源、光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）、３ｄＢ耦合器、单模－多模－单模干涉结构（ＳＭＳ）、光功率计（ＯＰＭ）；其特征在于：３ｄＢ耦合器一边的端口与ＦＢＧ的一端光连接，３ｄＢ耦合器另一边的两个端口分别与宽带光源一端和ＳＭＳ光纤结构一端光连接；ＳＭＳ光纤结构的另一端与光功率计光连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李岚，张文超，赵宇，郭喜凤，何少灵，王广东，
申请(专利权)人：李岚，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]