[实用新型]一种双路抗干扰应力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，涉及一种双路抗干扰应力传感器。

背景技术

应力在生产生活中是一个重要的基本物理参量。对应力的测量，在复合高分子材料制作、玻璃生产加工、太阳能电池生产、航空航天监测等众多重要领域有广泛的应用。

目前，光纤环镜(fiber loop mirror，FLM)应力传感器是应力传感器之一。这种传感器具有测量精度高，对电磁干扰不敏感，体积小，抗腐蚀等优点。然而，温度等对FLM的干扰无法消除，因此影响了此类器件的应用。并且目前的技术都是通过使用宽带光源和昂贵的光谱仪检测谐振波峰(谷)的波长变化来实现对应力等待测量的传感，大大增加了应力传感器成本，近一步限制了应力传感器的广泛应用。

发明内容

本发明之目的：本发明之目的是针对现有应力传感器易受干扰，成本昂贵，装置复杂等不足，提供一种双路抗干扰应力传感器。

为了实现上述本发明目的，拟采用以下技术：

本发明的特征在于：一种双路抗干扰应力传感器包括DFB激光器、分光器、3-dB耦合器、偏振控制器、HiBi-PCF、光探测器和单片机。

DFB激光器与分光器的一端光纤连接，分光器另一端的两个端口所接出的结构相同，其中每个端口都与一个光探测器的一端分别以光纤连接于3-dB耦合器一侧的两个端口，偏振控制器的一端与HiBi-PCF的一端分别以光纤连接于3-dB耦合器另一侧的两个端口，偏振控制器的另一端与HiBi-PCF的另一端光纤连接，两个光探测器都与同一个单片机连接。3-dB耦合器、偏振控制器和HiBi-PCF构成FLM。

本发明的最大特点：采用HiBi-PCF-FLM光纤可对应力精确测量，采用双路完全相同的结构，其中一条回路有应力变化，一条回路没有应力变化，两路的HiBi-PCF 5处于相同环境，因此对两路信号做减法运算，可完全消除外界干扰，安全可靠，有效地提高了系统抗干扰能力。DFB激光器及光探测器的使用，取代了价格昂贵的宽带光源及光谱仪，大大降低了成本。本实用新型适用温度范围大、精度高、可靠性好、绝缘性好、抗电磁干扰、响应快、体积小、结构简单、成本低，大大增强了应力传感器的实用性。

附图说明

附图示意了本实用新型的结构。

1：DFB激光器；2：分光器；3：3-dB耦合器；4：偏振控制器；5：HiBi-PCF；6：光探测器；7：单片机。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如附图所示，一种双路抗干扰应力传感器包括DFB激光器1、分光器2、3-dB耦合器3、偏振控制器4、HiBi-PCF 5、光探测器6和单片机7。

DFB激光器1与分光器2的一端光纤连接，分光器2另一端的两个端口所接出的结构完全相同，其中每个端口都与一个光探测器6的一端分别以光纤连接于3-dB耦合器3一侧的两个端口，偏振控制器4的一端与HiBi-PCF 5的一端分别以光纤连接于3-dB耦合器3另一侧的两个端口，偏振控制器4的另一端与HiBi-PCF 5的另一端光纤连接，两个光探测器6都与同一个单片机7连接。3-dB耦合器3、偏振控制器4和HiBi-PCF 5构成FLM。

本实用新型基于以下原理：入射光为宽带光时，由3-dB耦合器3分为两个反向传输的光信号分别从HiBi-PCF 5两端入射，其中由偏振控制器4控制光信号的偏振态。两束光经过HiBi-PCF 5后产生相位延迟δ，当它们重新入射3-dB耦合器3时发生相干，在FLM透射谱上表现为梳状滤波的特性。当轴向应力作用于其中的一个HiBi-PCF 5传感头时，应力作用引起的弹光效应和HiBi-PCF 5的长度变化，改变了两束光的相位延迟δ，从而引起FLM谐振波谷的移动，HiBi-PCF 5检测应力变化；另一个HiBi-PCF 5传感头上没有施加轴向应力，检测不到应力变化。由于两路的HiBi-PCF 5处于相同环境，因此两路信号做减法运算，可完全消除外界干扰。DFB激光器1产生的DFB激光为窄带光，当以DFB激光作为入射光时，FLM谐振波谷的移动可通过检测DFB激光波长的光强度变化来反映。使用光探测器6监测光强大小并将光信号转化成电信号，通过单片机7对两路信号做减法运算，排除了外界的干扰，得到应力变化的大小，测得当前应力。