[实用新型]光纤光栅传感器解调装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅传感器解调装置。

背景技术

应变或温度等因素的变化会导致光纤光栅传感器中心波长发生变化，由于波长变化量同这些环境参数的变化量有着固定的关系，因此通过探测波长变化量就可以实现环境参数的测量。波长变化量的探测也即解调是光纤光栅传感系统中的核心技术，一般的传感系统要求解调装置具有皮米量级的波长分辨率及几十纳米级的波长测量范围。

目前，应用较为广泛的是基于可调谐Fabery-Perot滤波器的解调方法，但是这类滤波器的动态扫描频率一般小于200Hz，其光能利用率一般较低，信噪比较小，不适于对微弱信号进行检测。

同可调谐滤波器比较，基于光纤光栅传感器解调装置不受压电体的限制、没有移动部件、对光能的利用率较高，可以克服可调谐滤波器存在的问题，但是现有技术光纤光栅传感器解调装置一般采用单块光线光栅进行解调，其衍射角较小，波长分辨率较低，难以满足实际要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为了解决现有技术光纤光栅传感器解调装置衍射角较小、波长分辨率较低的问题，本实用新型提供了一种具有较大衍射角、较高波长分辨率的光纤光栅传感器解调装置。

本实用新型技术方案是：一种光纤光栅传感器解调装置，其包括光学盒、接收器以及连接二者的电路系统，其中，所述光学盒内沿着光束入射放线依次包括光纤接口、准直透镜、第一透射光栅、第二透射光栅、非球面镜和光电探测器，其中，所述非球面镜为会聚镜，所述光电探测器通过电路系统于接收器相连。

所述光电探测器为InGaAs线阵探测器。

所述接收器为示波器。

所述第一透射光栅和第二透射光栅为透射式衍射光栅，线数均为1000线/mm。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，光纤光栅传感器的反射信号由光纤接口进入本解调装置，通过准直透镜形成平行光束后投射到第一透射光栅上，通过第一透射光栅的部分衍射光投射到第二透射光栅上，然后通过第二透射光栅的部分衍射光束通过非球面成像在光电探测器上，再由电路系统读出成像位置，并根据系统参数计算波长值。本实用新型光纤光栅传感器解调装置通过采用双透射光栅，增大了衍射光束的衍射角，提高了解调装置的波长分辨率，同时由于没有移动部件、动态响应快，可应用于高频动态测量。

附图说明

图1是本实用新型光纤光栅传感器解调装置一较佳实施方式的结构示意图；其中，1-光纤接口、2-准直透镜、3-第一透射光栅、4-第二透射光栅、5-非球面镜、6-光电探测器、7-光学盒、8-电路系统、9-光束、10-长波长光线、11-短波长光线、12-接收器。

具体实施方案

请参阅图1，其是本实用新型光纤光栅传感器解调装置一较佳实施方式的结构示意图。所述光纤光栅传感器解调装置包括光学盒、接收器以及连接二者的电路系统。其中，所述光学盒7采用热膨胀系数较小的材料制成，其内部沿着光束传输依次设置光纤接口1、准直透镜2、第一透射光栅3、第二透射光栅4、非球面镜5、光电探测器6，并根据光路固定在光学盒7内。本实施方案中，所述非球面镜5为反射式会聚镜，其能将光束会聚到光电探测器6上。所述第一透射光栅3和第二透射光栅4为透射式衍射光栅，线数均为1000线/mm，光电探测器6为InGaAs线阵探测器，光学盒7采用热膨胀系数较小的材料。同时，所述光电探测器6经电路系统8与接收器12相连，所述接收器12为示波器，用于对所接收光学信号的显示。

光纤光栅传感器解调装置工作时，光束由光纤接口1进入本解调装置，通过准直透镜2形成平行光束后投射到第一透射光栅3上，通过第一透射光栅3的衍射，使光束发生偏转并投射到第二透射光栅4上。然后，由第二透射光栅4的对光束进行衍射后投射到非球面镜5，然后由非球面镜5成像在光电探测器6上。由于第一透射光栅3和第二透射光栅4均为衍射光栅，因此光束通过时，不同波长的光线的衍射角不同，从而可以将不同波长的光线依波长大小分开，从而实现对光束的解调

另外，通过红外现象卡粗略调整光路，使较长波长光线10的聚焦点和较短波长光线11的聚焦点分别照射在光电探测器6两个端点，相应的中间波段的光线聚焦点在光电探测器6两个端点之间。然后，经过定标，可得到光线波长与光电探测器6象元的对应关系；再由电路系统8实现光电探测器6的数据采集、传输和处理，再由接收器12成像显示，然后并根据标定参数可以进一步计算波长值。

本实用新型光纤光栅传感器解调装置通过第一透射光栅和第二透射光栅对光束的二次衍射，使不同波长的光线衍射角得到放大，从而将不同波长的光线分开，有效提高了波长分辨率。而且由于整个解调装置内部都是相对固定的部件，无运动部件，因此动态响应较快，可以用于高频动态测量，因此具有较大的实际使用价值。