本发明专利技术公开了一种免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置。可用于白光干涉、光学信号处理等领域，尤其适合用于光纤光栅传感信号解调。本发明专利技术将非平衡扫描干涉装置的干涉部分与驱动部分进行分离，各置入一个采用绝热材料制成的密闭盒中，如果密闭盒不是绝热材料制成的，在两个密闭盒中间用绝热性能良好的材料隔开，避免了驱动器件产生的热量对干涉条纹的影响。本发明专利技术用于光纤光栅信号解调时，它能有效地消除解调结果中出现的热噪声；其分辨率高、结构简单、成本低、适用范围广，具有推广使用的价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学干涉和光纤传感领域，具体是一种免受驱动装置热影响的光纤光 栅(FBG)传感信号干涉解调装置，可用于白光干涉、光学信息处理等领域。
技术介绍
自20世纪60年代光纤问世以来，光纤已成功地应用在传感等领域。与传统的电 子传感器相比，光纤传感器具有以下优点传感精度高，免受电磁场干扰，可进行分布式感 测，即便弱信号也可进行长距离传输并进行处理；能够用在某些特殊场合(如煤气旁、矿井 下，油田以及油罐周围)，可对某些物理量进行安全地监测；传感回路易于植入或粘附在结 构表面，能够实时提供应变、温度以及结构完整性方面的信息，且布置比较灵活。它置入除 微观物体以外的任何宏观物体时，对物体的结构和机械性能几乎不造成任何影响。普通光 纤传感器一般通过观测透射强度或利用干涉原理观测位相变化情形进行传感，前者的灵敏 度有限，后者抗干扰能力差，尽管研究了三十来年，但商用化程度仍然不高。 光纤光栅传感器除具备普通光纤传感器全部优点外，还有其它传感器无法比拟的 优点其信息对波长绝对编码决定了传感结果不受系统整体光强、光路连接损耗以及其它 器件插入损耗的影响；本征性决定其不妨碍光纤间的连接。另外，它还具有损耗低、光谱特 性好、可靠性高、易于复用等特点。正因为此，光纤光栅一经问世便受到世界各国科学家的 广泛关注。 温度、应力和压力是直接能独立影响光纤光栅反射波长变化的物理量，1. 55 ii m时 三者引起FBG波长飘移的典型值分别为13pm/。C、1. 15pm/ii e和3. 13pm/Mpa，可见，要体现 该类传感器高灵敏度的特点，必须要发展高分辨率解调技术。在已报道的干涉解调方案中 利用非平衡迈克尔逊(Michelson)或马赫_曾德(Mach-Zehnder(M-Z))扫描干涉装置，将 来自传感光栅的波长漂移信息，变为相移信息，其分辨率一般能够达到微应变甚至以下的 数量级。 常规干涉解调装置均利用压电陶瓷(PZT)做驱动器，通过它对缠绕光纤的拉伸， 实现两臂间的光程扫描。驱动装置与干涉仪两臂均置于同一密闭盒中，以致系统无法排除 压电陶瓷产生的热噪声的影响，因而限制该解调方法的实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，以排除压电陶瓷发热对解调结果的影响。 为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为 免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于包括有非 平衡干涉部分，压电陶瓷驱动部分，彼此独立且密闭的大、小盒体，所述大、小盒体连为一 体，大、小盒体间夹有绝热层，所述非平衡干涉部分放置于大盒体中，所述压电陶瓷驱动部 分包括带有开槽的固定基座、滑块、滑杆、传动杆、固定杆，接线柱，压电陶瓷、压电陶瓷驱动3源和弹簧，除压电陶瓷驱动源外，压电陶瓷驱动部分的其它元件均置于小盒体中，所述固定 基座固定在小盒体底面上，其两个内侧壁为两层台阶，其中下层台阶的两内侧壁之间平行 设置有两滑杆，所述滑块也有两个台阶，滑杆贯穿所述滑块的下层台阶，所述压电陶瓷的一 端与固定基座上层台阶的一内侧壁紧密接触并固定，另一端与所述滑块上层台阶一侧紧密 接触，所述滑块上方安装有传动杆，滑块上层台阶另一侧与所述固定基座上层台阶另一内 侧壁之间挤有硬质弹簧，所述固定杆固定于压电陶瓷一侧的固定基座上层台阶上，所述压 电陶瓷驱动源与压电陶瓷间电连接，所述传动杆和固定杆均穿过小盒体，并伸入到大盒体 中，所述非平衡干涉部分的调制臂光纤的一段固定于所述传动杆和固定杆之间，并呈紧绷 状态。 所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所 述非平衡干涉部分为迈克尔逊干涉仪，或者是马赫_曾德干涉仪。 所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所 述大、小盒体均采用非绝热材料制成，两盒体之间铺设有绝热层，所述传动杆和固定杆穿过 绝热层。 所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所 述大、小盒体至少一个采用绝热材料制成，两盒体之间无需绝热层。 所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所述绝热层材料为石棉板，或者是泡沫石棉，或者是硅酸铝纤维，或者是矿渣棉。 所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所述压电陶瓷驱动源位于放置有压电陶瓷驱动部分的小盒体外部，有接线柱安装在所述小盒体外侧壁，所述压电陶瓷驱动源通过导线、接线柱与所述小盒体内部的压电陶瓷电连接。所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所述传动杆穿过大、小盒体时，与大、小盒体上对应的开孔之间有间隙，所述固定杆穿过盒体时，与大、小盒体上对应的开孔无间隙，传动杆与固定杆均由绝热材料制成，截面均呈矩形，且上表面共面。 所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所 述非平衡干涉装置为迈克尔逊干涉仪时，其端镜的反射率接近且均高于90% ，在光学玻璃 上镀铝或镀在1550nm通信窗口能全反射的介质膜，然后将膜所在的面与跳线FC/PC型插头 的端面用紫外固化胶无缝粘贴在一起获得，插头也可以是SC/PC型插头或ST/PC型插头；也 可在清洁过的端面上直接镀上述膜实现。 所述的免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于所 述压电陶瓷被粘贴在滑块与固定基座之间，滑块被安置在光滑的滑杆上，滑块受压电陶瓷 驱动沿滑杆移动。 本专利技术将非平衡干涉仪的两臂与压电陶瓷驱动装置分置于两个密闭盒中，中间采用绝热性能良好的材料隔离，从而有效地避免了压电陶瓷产生的热量对解调结果的影响。 对于非平衡干涉装置，无论是迈克尔逊干涉结构还是马赫-曾德干涉结构，工作时两臂光纤间的光程差要发生周期性变化，它可通过拉伸一臂而周期性地改变该臂的光程实现，称该臂为调制臂，而另一臂为参考臂。 本专利技术特点如下 1、基于光纤易受环境因素(如温度，振动、扭转、拉伸等)的影响，因此用相同的金属或合金材料(亦可用绝热材料)制作两个密闭的大、小盒体，将光纤及相应的器件置入两盒中，确保光纤两臂处于相同的环境中，从而提高本装置测量的准确性。2、制作两盒的材料，可以是绝热材料，也可以是非绝热材料。如果两盒体均由非绝热性材料制成，则需在两盒体之间设置绝热层，否则无需绝热层。两盒体间用螺丝固定成为一体，便于挪动，并防止两者间出现相对移动。 3、受电压驱动，压电陶瓷工作过程中释放的热量对干涉仪两臂的影响程度不一 致，造成两臂间出现附加光程差，从而影响干涉条纹的分布并影响解调结果，因此本装置中 将非平衡干涉部分与压电陶瓷驱动部分分室而置，中间用绝热性能良好的材料隔离，达到 消除上述影响的目的。 4、传动杆和固定杆穿过两盒体及绝热层，其中固定杆位于小盒体中的一端用螺丝 固定于固定基座上，传动杆的一端则用螺丝固定于滑块上。穿过密闭盒体时，传动杆与孔间 稍有间隙，固定杆则无间隙地穿过两盒体，力求将两盒体间的热传递降至最低程度。 5、固定基座与滑动块之间用弹簧挤紧，而滑块的另一侧又紧贴压电陶瓷。受压电 陶瓷驱动源产生的周期性变化的锯齿波电压信号的控制，压电陶瓷出现伸縮现象，它将引 起滑块沿滑杆移动，而滑块又带动传动杆移动。 6、密闭的大盒体中本文档来自技高网...
【技术保护点】
免受驱动装置热影响的光纤光栅传感信号干涉解调装置，其特征在于：包括有非平衡干涉部分，压电陶瓷驱动部分，彼此独立且密闭的大、小盒体，所述大、小盒体连为一体，大、小盒体间夹有绝热层，所述非平衡干涉部分放置于大盒体中，所述压电陶瓷驱动部分包括带有开槽的固定基座、滑块、滑杆、传动杆、固定杆，接线柱，压电陶瓷、压电陶瓷驱动源和弹簧，除压电陶瓷驱动源外，压电陶瓷驱动部分的其它元件均置于小盒体中，所述固定基座固定在小盒体底面上，其两个内侧壁为两层台阶，其中下层台阶的两内侧壁之间平行设置有两滑杆，所述滑块也有两个台阶，滑杆贯穿所述滑块的下层台阶，所述压电陶瓷的一端与固定基座上层台阶的一内侧壁紧密接触并固定，另一端与所述滑块上层台阶一侧紧密接触，所述滑块上方安装有传动杆，滑块上层台阶另一侧与所述固定基座上层台阶另一内侧壁之间挤有硬质弹簧，所述固定杆固定于压电陶瓷一侧的固定基座上层台阶上，所述压电陶瓷驱动源与压电陶瓷间电连接，所述传动杆和固定杆均穿过小盒体，并伸入到大盒体中，所述非平衡干涉部分的调制臂光纤的一段固定于所述传动杆和固定杆之间，并呈紧绷状态。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余有龙，谭玲，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34
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