專利名稱：光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種解調(diào)裝置，具體說是一種光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置。
技術(shù)背景[0002]光纖傳感技術(shù)具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。光纖本身不帶電，體小質(zhì)輕，易彎曲，抗電磁干擾、抗輻射性能好，特別適用于易烯、易爆、空間受嚴(yán)格限制及強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下使用。[0003]布拉各光柵傳感器除了具有一般光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)外，還具有一些明顯優(yōu)于其它光纖傳感器的地方，其中最重要的就是光纖光柵傳感器的傳感信號(hào)為波長調(diào)制。這一傳感機(jī)制的好處在于測量信號(hào)不受光源起伏、光纖彎曲損耗、連接損耗和探測器老化等因素的影響；避免了一般干涉型傳感器中相位測量的不清晰和固有參考點(diǎn)的需要；能方便的使用波分復(fù)用技術(shù)，在一根光纖中串接多個(gè)光纖光柵進(jìn)行分布式測量。[0004]而阻礙光纖布拉格光柵傳感器大規(guī)模廣泛應(yīng)用的原因在于波長檢測儀器的造價(jià)曰蟲印貝。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]發(fā)明目的針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、造價(jià)低廉的光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置。[0006]技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為一種光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置，包括信號(hào)調(diào)制裝置和信號(hào)解調(diào)裝置，所述信號(hào)調(diào)制裝置包括寬帶光源、光纖光柵、第一光纖耦合器和第二光纖耦合器，所述光纖光柵包括測量光柵和掃描光柵；寬帶光源、第一光纖耦合器和測量光柵依次連接；第一光纖耦合器、第二光纖耦合器和掃描光柵依次連接。[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號(hào)解調(diào)裝置包括CPU、編碼器、應(yīng)變顯示器、 伺服電機(jī)、絲桿、環(huán)氧樹脂和光感開關(guān)，所述掃描光柵設(shè)在環(huán)氧樹脂上，所述伺服電機(jī)通過絲桿與環(huán)氧樹脂連接，所述CPU通過編碼器與伺服電機(jī)相連，所述光感開關(guān)和應(yīng)變顯示器均與CPU相連，所述第二光纖耦合器與光感開關(guān)連接。[0008]本實(shí)用新型的工作原理采用一個(gè)掃描光柵來跟蹤測量光柵的應(yīng)變變化；掃描光柵與測量光柵具有相同的初始中心波長，當(dāng)被測體產(chǎn)生應(yīng)變變化，則測量光柵的中心波長變化，此時(shí)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)使得環(huán)氧樹脂產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的應(yīng)變變化，當(dāng)環(huán)氧樹脂的應(yīng)變量與被測體的應(yīng)變量相同時(shí)，測量光柵的中心波長與貼在環(huán)氧樹脂上的掃描光柵的中心波長應(yīng)相同，根據(jù)編碼器發(fā)送的脈沖量可計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)從而可以換算出環(huán)氧樹脂的應(yīng)變量也就是被測體的應(yīng)變量。[0009]有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，易于攜帶、性能穩(wěn)定；它能避開波長檢測，能降低傳感器的造價(jià)，采用編碼器來控制電機(jī)的位移產(chǎn)生相的掃描應(yīng)變能大大提高測量的精度；本實(shí)用新型應(yīng)用電機(jī)的運(yùn)動(dòng)使環(huán)氧樹脂產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變2/3頁量來跟蹤被測物體的應(yīng)變量，測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，由于應(yīng)用工業(yè)控制器件系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，造價(jià)低、測量精度高，在極低溫、強(qiáng)磁場、易燃易爆等惡劣環(huán)境中具有廣泛的應(yīng)用前景。


[0010]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0011]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的解釋。[0012]如圖1所示，本實(shí)用新型一種光纖布拉格光柵傳感器的調(diào)制解調(diào)裝置，包括信號(hào)調(diào)制裝置和信號(hào)解調(diào)裝置，信號(hào)調(diào)制裝置包括寬帶光源1、光纖光柵、第一光纖耦合器2和第二光纖耦合器3，光纖光柵包括測量光柵4和掃描光柵5 ；寬帶光源1、第一光纖耦合器2 和測量光柵4依次連接，并且相鄰兩者之間都是通過單模光纖連接的；第一光纖耦合器2、 第二光纖耦合器3和掃描光柵5依次連接，其中第二光纖耦合器3通過單模光纖與掃描光柵5連接，兩個(gè)耦合器之間也是通過單模光纖連接；信號(hào)解調(diào)裝置包括CPU 6、編碼器7、應(yīng)變顯示器8、伺服電機(jī)9、絲桿10、環(huán)氧樹脂11和光感開關(guān)12，掃描光柵5設(shè)在環(huán)氧樹脂11 上，伺服電機(jī)9通過絲桿10與環(huán)氧樹脂11連接，CPU 6通過編碼器7與伺服電機(jī)9相連， 光感開關(guān)12和應(yīng)變顯示器8均與CPU 6相連，第二光纖耦合器3與光感開關(guān)12通過單模光纖連接；光感開關(guān)12、CPU 6、編碼器7、應(yīng)變顯示器8間俱用一般銅質(zhì)信號(hào)線連接。圖中寬帶光源1與伺服電機(jī)9的電源為220V交流電。[0013]圖1中上半部分裝置主要功能為測量，其中測量光柵4粘貼在被測體上，兩個(gè)光柵通過第一光纖耦合器2、單模光纖相連接，初始中心波長相同。其中的光柵全稱為光纖布拉格光柵就是利用特殊的紫外線照射工藝，對光纖纖芯進(jìn)行照射，使得光纖纖芯的一段區(qū)域折射率發(fā)生周期性變化，從而制成光纖光柵，光纖光柵是無源器件，它能將入射光中某一特定波長的光部分或全部反射，反射光的波長由下式確定[0014]XB = 2Aneff[0015]上式中λ B為反射光的波長，A為光柵柵距，Iieff為光纖纖芯的有效折射率其值不變，因此，反射光的波長完全由光柵柵距確定。[0016]測量時(shí)，寬帶光源1發(fā)出寬帶光束，通過光纖向測量光柵4透射，只有波長與測量光柵4的中心波長相同的光才會(huì)反射回來，當(dāng)測量光柵4的柵距隨著被測體的應(yīng)變發(fā)生改變時(shí)，測量光柵4的中心波長會(huì)相應(yīng)的發(fā)生改變，即反射光的波長也會(huì)發(fā)生改變，反射回來的光通過第一光纖耦合器2、光纖向掃描光柵5也即掃描光柵5傳導(dǎo)，此時(shí)運(yùn)用外力來改變掃描光柵5的柵距，當(dāng)掃描光柵5的柵距與測量光柵4的柵距又相同時(shí)它們的中心波長相同，結(jié)果是被測量光柵4反射回來射向掃描光柵5的光又會(huì)被掃描光柵5反射通過第二光纖耦合器3向光探測器發(fā)射。也就是說，當(dāng)光探測器探測到有光時(shí)說明此時(shí)測量光柵4和掃描光柵5的中心波長是相同的。[0017]圖1的下半部分公開了驅(qū)動(dòng)掃描光柵5跟蹤測量光柵4的中心波長的裝置。上面提到通過外力改變掃描光柵5的中心波長，實(shí)際上是把掃描光柵5粘在環(huán)氧樹脂11上，伺服電機(jī)9的轉(zhuǎn)子通過絲桿10使伺服電機(jī)9的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到環(huán)氧樹脂11上，迫使環(huán)氧樹脂11 發(fā)生變形從而產(chǎn)生應(yīng)變，如此掃描光柵5的中心波長發(fā)生改變，如果周期地改變環(huán)氧樹脂411的應(yīng)變，那么掃描光柵5的中心波長也會(huì)發(fā)生周期性的改變，也就產(chǎn)生了掃描測量光柵4 的中心波長的效果。當(dāng)兩個(gè)光柵中心波長一致時(shí)，環(huán)氧樹脂11的應(yīng)變也就和被測體的應(yīng)變相同，該應(yīng)變通過安裝在伺服電機(jī)9上的編碼器7發(fā)送脈沖數(shù)量換算即可得到，于是得到被測體的應(yīng)變量。[0018] 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置，包括信號(hào)調(diào)制裝置和信號(hào)解調(diào)裝置，其特征在于所述信號(hào)調(diào)制裝置包括寬帶光源(1)、光纖光柵、第一光纖耦合器(2)和第二光纖耦合器(3)，所述光纖光柵包括測量光柵(4)和掃描光柵(5);寬帶光源(1)、第一光纖耦合器 (2)和測量光柵(4)依次連接；第一光纖耦合器(2)、第二光纖耦合器(3)和掃描光柵(5)依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，所述信號(hào)解調(diào)裝置包括CPU (6)、編碼器(7)、應(yīng)變顯示器(8)、伺服電機(jī)(9)、絲桿(10)、環(huán)氧樹脂(11) 和光感開關(guān)(12)，所述掃描光柵(5)設(shè)在環(huán)氧樹脂(11)上，所述伺服電機(jī)(9)通過絲桿(10) 與環(huán)氧樹脂(11)連接，所述CPU (6)通過編碼器(7)與伺服電機(jī)(9)相連，所述光感開關(guān) (12)和應(yīng)變顯示器(8)均與CPU (6)相連，所述第二光纖耦合器(3)與光感開關(guān)(12)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)裝置，包括信號(hào)調(diào)制裝置和信號(hào)解調(diào)裝置，其中信號(hào)調(diào)制裝置包括寬帶光源、測量光柵和掃描光柵、兩個(gè)耦合器，以上器件之間通過單模光纖連接。信號(hào)解調(diào)裝置包括CPU、應(yīng)變顯示器、伺服電機(jī)、絲桿、環(huán)氧樹脂和光感開關(guān)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、造價(jià)低廉，具有較廣的應(yīng)用前景；能避開波長檢測，能降低傳感器的造價(jià)，采用編碼器來控制電機(jī)的位移產(chǎn)生相的掃描應(yīng)變能大大提高測量的精度，本裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，易于攜帶。
文檔編號(hào)G01D5/26GK202281618SQ20112038772
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者馮遵安 申請人:馮遵安