[发明专利]一种强度调制型光纤传感器的复用方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，特别涉及了一种强度调制型光纤传感器的复用方法以及实现该方法的技术。

背景技术

目前常用的强度调制型光纤传感器的复用技术主要是以光纤的背向散射光或前向散射光损耗时域检测技术为基础的光时域分布式检测法。时域分布式的典型代表是基于光时域反射仪(OTDR)的传感器复用监测和基于布里渊光时域反射仪(BOTDR)的复用方法。基于光时域反射仪(OTDR)的传感器在使用时始终有一段盲区，从光纤两端测出的衰减值有差别，且能够达到的分辨率不够高。而基于布里渊光时域反射仪(BOTDR)的传感器由于布里渊频移很小，且其线宽很窄，这就要求激光器具有极高的频率稳定性和极窄的(约kHz)可调线宽，对光滤波器也有极高的要求。因此该系统在制造和使用上既复杂又昂贵。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提出一种强度调制型光纤传感器复用的方法，同时提供了实现该方法的技术。该方法对光源性能要求低，抗干扰能力强，测量分辨率高，不存在类似OTDR系统的盲区。

本发明的技术方案

(1)选用波长范围覆盖光纤光栅反射谱的光源；入射光经过隔离器进入可调谐F-P滤波器；入射光经过可调谐F-P滤波器滤波后，进入耦合器(4)，并被分成等光强的两束光，其中的一束被光电探测器接收并送至信号采集处理系统上，得到原始光源的光谱形状；另一束光经过另一耦合器(5)后又分成两束等光强的光，这两束光也分别经过耦合器(10、11)进入两个传感器组通道；

(2)光纤光栅将位于光纤光栅中心波长λ₁₁λ₁₂……λ_n1λ_n2处的光反射回耦合器，反射光被光电探测器接收后传送至信号采集处理系统上，得到信号光谱；

(3)信号光谱与原始光谱相除，去除掉光谱轮廓不均匀对测量的影响，得到光谱在波长λ₁₁λ₁₂……λ_n1λ_n2处的损耗，而通过测量λ₁₁与λ₁₂，λ₂₁与λ₂₂……λ_n1与λ_n2之间的损耗差，即得到各对应光纤传感器所在位置的损耗。

在每个传感器组中，有两个波长相邻的光纤光栅和一个强度调制型光纤传感器，每个传感器组中的光纤光栅分别串联在强度调制型传感器的两端。进入传感器组通道的光经过反射后获得分立的光谱，波长分别为λ₁₁λ₁₂……λ_n1λ_n2。其中在同一个传感器组中的两个光纤光栅波长不相同，其中一个波长的光(如λ₁₁)直接被光纤光栅反射，而另一个波长(如λ₁₂)则经过了传感器后才被光纤光栅反射，因此波长λ₁₂携带了传感器的强度调制信息，而λ₁₁则是作为一个对比波长。由于光源光谱并不是均匀的，因此需要将采集到的λ₁₁λ₁₂信号光谱与原有的光源光谱相除，去除掉光源光谱不平坦的影响，而λ₁₁λ₁₂之间的损耗差就是其对应传感器所在位置的损耗。同样的，波长为λ₂₁λ₂₂……λ_n1λ_n2也可以通过以上方法处理，获得对应传感器的损耗。并且，不同的传感器组之间不会有干扰，因为传感器的损耗变化仅仅与其两端的光纤光栅反射回的光强对比有关，而与其他传感器组的状态无关。所以这种方法可以实现强度调制型传感器的独立分布式测量，而且对外界的温度，湿度等因素有很强的抗干扰性。