一种具有大动态范围的光纤传感装置及操作方法，该装置包括上齿板、下齿板和夹持在两个齿板间的信号光纤，和信号光纤连接的光源模块和光探测器，光源模块至少包括两个光源，且每个光源所发出的、入射到信号光纤内的光信号的波长是不同的；该方法步骤为：1)当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近时，首先启动光源模块中发出的光信号波长最长的光源，并通过光探测器进行监测；2)随着上齿板、下齿板的相互靠近，进入信号光纤的光信号大幅度减少，在达到光探测器下限时，启动光源模块中发出的光信号波长次长的光源，并通过光探测器监测；利用不同波长的光信号在微弯光纤中传输时的损耗大小不同，从而可以扩展微弯光纤传感装置的动态范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属光纤传感
，具体涉及一种基于光信号强度变化的、大动态范围光纤传感装置及其操作方法。
技术介绍
光纤传感装器由于相对传统传感其具有诸多优点而成为当前国内外研究的热点之一，其中基于光信号强度变化的弯曲、微弯原理的传感装置相对于其他光纤传感器具有结构简单、光路封闭、成本低、易于构建分布式传感装置等优点。微弯光纤传感器虽已具有较大的测试动态范围，但在对滑坡、泥石流、地震、以及大型人工建筑物等大变形、长期的监测时，仍会遇到测试动态范围不足的问题，若能解决该问题，则一方面可以延长已敷设的微弯光纤传感装置使用寿命，又能大幅度降低成本。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种具有大动态范围的光纤传感装置及操作方法，利用不同波长的光信号在微弯光纤中传输时的损耗大小不同，从而可以扩展微弯光纤传感装置的动态范围，即保持了微弯光纤传感装置高精度的特点，又不影响其低成本的优点，为该类光纤传感装置的推广使用提供了良好的基础。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种具有大动态范围的光纤传感装置，包括上齿板、下齿板和夹持在两个齿板间的信号光纤，和信号光纤连接的光源模块和光探测器，所述的光源模块至少包括两个光源，且所述的每个光源所发出的、入射到信号光纤内的光信号的波长是不同的。所述的光源模块内安置有光分路器，所述光分路器的输入端和光源连接，输出端和信号光纤连接。所述的光源模块内安置有光开关，所述的光开关的输入端与各个光源连接，光开关的公共输出端与信号光纤连接。所述的信号光纤的一端安置有光反射装置。所述的光探测器和信号光纤间设置有光滤波器，所述的光滤波器的光波滤波范围至少覆盖了光源模块中一个光源所发出的光信号的波长。所述的光源模块内安置的是气体激光光源、固体激光光源、染料激光光源、半导体激光光源或它们的组合。上述光纤传感装置的操作方法，步骤如下I)当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近时，首先启动光源模块中发出的光信号波长最长的光源，并通过光探测模块进行监测；2)当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近到一定程度时，信号光纤的弯曲损耗使进入信号光纤的光信号大幅度减少，在达到光探测模块下限时，启动光源模块中发出的光信号波长次长的光源，并通过光探测模块进行监测，从而达到增加光纤传感装置的测试动态范围的目的。还包括步骤3)，所述步骤3)光源模块中包括三个可以发出不同波长光信号的光源，当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近到一定程度时，信号光纤的弯曲损耗使进入信号光纤的、光源模块中发出的光信号波长次长的光源的光信号大幅度减少，在达到光探测模块下限时，启动光源模块中发出的光信号波长第三长的光源，并通过光探测模块进行监测。上述光纤传感装置的操作方法，步骤如下I)当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近时，光源模块中的光源均启动，并通过光探测模块进行监测，由于所述的光滤波器的光波滤波范围覆盖了光源模块所发出的光信号的波长较短的光源，所以光探测模块只能探测到光源模块所发出的光信号的波长较长的光源的光信号；2)当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近到一定程度时，信号光纤的弯曲损耗使进入信号光纤的光信号大幅度减少，在达到光探测模块下限时，移去所述的光滤波器，并通过光探测模块进行监测，这时，光探测模块只能探测到光源模块所发出的光信号的波长较短的光源的光信号。所述光源模块中有可以发出波长是第三长的光信号的光源，且光探测模块中有与之对应的光滤波器。不仅是微弯类型的光纤传感装置，只要是基于光信号强度的、与光信号波长相关的光纤传感装置，均可采用上述装置和方法来达到增加测试动态范围的目的。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1、具有大动态范围的光纤传感装置，通过安置两个或两个以上的、发出光信号波长不同的光纤，就可以大幅度的增加光纤传感装置的测试动态范围，提高了精度、延长了光纤传感装置的使用寿命；2、具有大动态范围的光纤传感装置，结构简单、精度高、使用寿命长，更利于推广使用；综上所述，本专利技术结构简单、设计合理、灵敏度高、使用效果好，具有大动态范围的光纤传感装置，可以具有更大的潜力适应复杂的实际应用环境，使本专利技术的装置具有更好的精度、更长的使用寿命。下面通过附图和实施例，对专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术第一具体实施方式的示意图。图2为本专利技术第二具体实施方式的示意图。图3为本专利技术第三具体实施方式的示意图。图4为本专利技术第四具体实施方式的示意图。图5为本专利技术第一具体操作步骤实施方式的示意图。图6为本专利技术第三具体操作步骤实施方式的示意图。图7为本专利技术第四具体操作步骤实施方式的示意图。附图标记说明1-延长光纤；2_光探测模块；3_光源模块；4-下齿板；5_上齿板；6_信号光纤；7-第一光源；8_第二光源；9_第一光分路器；10-光滤波器；11-光反射器；12-控制处理单元；15-第二光分路器；20-光开关；101-步骤一 ；102_步骤二 ；103_步骤三；104_步骤四；105-步骤五；106-步骤六；107-步骤七；108-步骤八；109-步骤九；201-步骤一 ；202_步骤二 ；203_步骤三；204_步骤四；205-步骤五；206_步骤六；207_步骤七；208_步骤八；209-步骤九；210-步骤十；211_步骤^^一 ；301-步骤一 ；302_步骤二 ；303_步骤三；304_步骤四；305-步骤五；306_步骤六；307_步骤七；308_步骤八；309-步骤九。 具体实施例方式实施例1如图1所示，本专利技术包括上齿板5、下齿板4和夹持在两个齿板间的信号光纤6，和信号光纤6连接的光源模块3和光探测器2，特别是:所述的光源模块3至少包括两个光源，且所述的每个光源所发出的、入射到信号光纤内6的光信号的波长是不同的，其中第一光源7输出的光信号波长大于第二光源8所发出的光信号的波长,第一光源7和第二光源8通过第一光分路器9、延长光纤I与信号光纤6连接,控制处理单兀12与光源模块3和光探测器2电连接。不同波长的光信号在同一个有弯曲的信号光纤6中传输时,光信号的波长越长，其弯曲损耗越大，利用这一特点，在微弯光纤传感装置中，可先将第一光源7输出的光信号耦合进入信号光纤6中，随着待测物理量的变化，光信号的损耗也在变化，当第一光源7输出的、耦合进入信号光纤6中的光信号由于弯曲损耗增大到一定程度而无法由光探测器2监测时，将第二光源8输出的光信号耦合进入信号光纤6中继续由光探测器2监测，这样就扩大了该微弯光纤传感装置的动态范围，延长了该光纤传感装置的使用寿命。如第一光源采用波长1550nm的半导体激光光源，第二光源采用的是1310nm的半导体激光光源，光探测器模块采用的是可检测750-1700nm波长光信号的光电耦合器，就可以实现上述的扩大微弯光纤传感装置监测动态范围的目的。一种具有大动态范围的光纤传感装置的操作方法，如图4，其步骤如下:步骤一 101:开始测试；步骤二 102:启动光源模块3中的第一光源7 ；步骤三103:用光探测器2检测；步骤四104:判断，光探测模块2所检测的光信号的功率是否减小到光探测器2所能检测的下限值，若否，则返回步骤三103 ;若是，则跳转到步骤五105 ；步骤五105:关闭光源模块3中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有大动态范围的光纤传感装置，包括上齿板、下齿板和夹持在两个齿板间的信号光纤，和信号光纤连接的光源模块和光探测器，其特征在于：所述的光源模块至少包括两个光源，且所述的每个光源所发出的、入射到信号光纤内的光信号的波长是不同的。
【技术特征摘要】
1.一种具有大动态范围的光纤传感装置，包括上齿板、下齿板和夹持在两个齿板间的信号光纤，和信号光纤连接的光源模块和光探测器，其特征在于:所述的光源模块至少包括两个光源，且所述的每个光源所发出的、入射到信号光纤内的光信号的波长是不同的。2.根据权利要求1所述的光纤传感装置，其特征在于:所述的光源模块内安置有光分路器，所述光分路器的输入端和光源连接，输出端和信号光纤连接。3.根据权利要求1所述的光纤传感装置，其特征在于:所述的光源模块内安置有光开关，所述的光开关的输入端与各个光源连接，光开关的公共输出端与信号光纤连接。4.根据权利要求1所述的光纤传感装置，其特征在于:所述的信号光纤的一端安置有光反射装置。5.根据权利要求1所述的光纤传感装置，其特征在于:所述的光探测器和信号光纤间设置有光滤波器，所述的光滤波器的光波滤波范围至少覆盖了光源模块中一个光源所发出的光信号的波长。6.根据权利要求1所述的光纤传感装置，其特征在于:所述的光源模块内安置的是气体激光光源、固体激光光源、染料激光光源、半导体激光光源或它们的组合。7.权利要求1-4任一项所述的光纤传感装置的操作方法，其特征在于:步骤如下: 1)当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近时，首先启动光源模块中发出的光信号波长最长的光源，并通过 光探测模块进行监测； 2)当上齿板、下齿板随着待测参量变化相互靠近到一定程度时，信号光纤的弯曲损耗使进入信号光纤的光信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜兵，
申请(专利权)人：西安金和光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。