[发明专利]用线型传感器探测物理量的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种用线型传感器探测物理量的方法，特别是借助光纤和光纤光栅进行 探测的传感器，探测物理量变化的方法，这个物理量可以是温度等等，该方法属于传感 技术领域。

背景技术

我们知道，光纤是传导光信号的通道，由于其结构特点，光纤对所处的环境十分敏 感，如温度的变化，使光纤收缩，结果导致它发生容易探测到的变化，如光信号的衰减 增加。当光纤受到机械应力、压力变化、电场或磁场变化时，也会发生上述的变化，因 此，许多已知的传感器，用光纤探测物理量的变化。在一部分这种传感器中使用了光纤 光栅，比较典型的是布拉格光栅。以下我们将光纤光栅称为布拉格光栅，但并不是将本 发明的应用仅仅限于布拉格光栅。

布拉格光栅作为一种波长选择反射器，反射光谱的波长(即反射波长带)会受应力 变化的影响而产生移动，通过对反射波长带移动的监测即可知道物理量的变化情况。现 有的布拉格光栅测试方法是利用波分复用技术在一根光纤上制作多个不同光栅常数的 布拉格光栅进行分布式多点测量，但是这种方法需要昂贵的仪器进行解调，包括宽带光 源和可调谐滤波器，使得该方法难以在实际工程应用中得到推广。

发明内容

本发明的目的是制定一种使用具有光纤光栅(如布拉格光栅)的传感器的方法，以避 免上述缺陷。

为此，本发明提出了一种用线型传感器探测一个物理量在所述传感器的多个测量点 处的变化的方法，所述传感器有一条光纤，有众多沿着所述光纤分布并各自位于一个测 量点处的光纤光栅，所述光纤光栅在无应力作用的情况下具有基本相同的选择性作用波 长带，

其特征在于，它包括下述步骤：

一从光纤的称为入射端的一端注入一个探测光信号，所述探测光信号的波长不在所述 的选择性作用波长带内，并与选择性作用波长带有预设波长差值，

一当某个测量点处的物理量变化达到一定量值时，该测量点处的光纤光栅的选择性 作用波长带至少漂移了上述的预设波长差值，从而使该选择性作用波长带至少覆盖了所述 探测光信号波长带的一部分，这时，该测量点处的光纤光栅就对探测光信号产生了一定的 作用，探测光信号的一部分反射或耗散掉，在光纤的称为入射端的另一端，即出射端则探 测到探测光信号强度的变化，从而探测到所述物理量的变化。

本发明的探测受监测物理量变化的方法，是利用了透射光信号的变化，确定所述测量 点的物理量的变化：如果在一个光纤光栅附近的受监测的物理量发生了变化，且发生的变 化达到了我们关心的程度，这时光纤光栅的选择性作用波长带至少漂移了预设波长差值， 从而使该选择性作用波长带至少覆盖了探测光信号波长带的一部分，这时，该测量点处的 光纤光栅就对探测光信号产生了一定的作用，即探测光信号的一部分反射到入射端或耗散 掉，从出射端探测到探测光信号强度的变化，从而探测到所述物理量的变化。

在实际工程中，我们常常只需要获取一部分物理量变化的数据，就可以达到我们的 目标，如火灾温度报警系统中，对在25℃以下时的温度状态我们不是迫切需要了解，我 们只需设定一个监测报警温度，如65℃，然后在作为传感器的光纤上分布设置基本相同 的光纤光栅，测量出该光纤光栅在65℃时的选择性作用波长带并选取一个波长作为探测 光信号的波长，所述光纤光栅在常温(如20℃)时，其选择性作用波长带与选定的探测 光信号的波长有波长差，将该传感器安装在监测的地方，如仓库等，在通常情况下，环 境温度一般不会达到65℃，所以注入传感器光纤中的探测光信号通过光纤和光纤光栅 后，进入出射端的探测器得到光强，并以该光强作为基准。这时只有正常的光路损耗， 只有当某个测量点处的温度接近或达到65℃时，该测量点的光纤光栅选择性作用波长带 就会漂移并与探测光信号的波长带交叉重叠，并对探测光信号产生相当的反射或耗散， 这时，出射端的探测器就探测到光强的变化，从而触发了火灾温度报警条件，达到了监 测的目的。

上述事例，也可以用宽光源和可调谐滤波器组成的系统来实现，该系统会获得从常温 到报警温度间基本连续的温度下所有光纤光栅的数据，然后某测量点的温度在接近或达到 报警温度时报警，可以看出该系统测试获得了大量意义不大的数据，昂贵的仪器对维护要 求也是较高的。所以在类似事例中，用宽光源和可调谐滤波器组成的监测系统，相对于采 用本发明方法的监测系统显然是不经济的。