[发明专利]基于环形谐振腔的光纤传感装置及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤传感装置及工作方法，尤其是涉及一种基于环形谐振腔的光纤传感装置及其工作方法。

背景技术

“腔环降”是近年来在光学测量领域发展的一种新技术，在微量物质和元素的探测方面显示出了突出的性能。如中国专利申请号为02828070.9《基于光纤的腔环降光谱装置》中给出了一种检测气体或液体中微量物质的装置，通过将光信号耦合进入闭合的无源光纤环、并将光纤环的部分暴露于气体或液体样品中，然后检测该闭合的无源光纤内谐振的一部分辐射的衰减情况，来推测出待测的物理量。由于从光纤环内辐射出的光信号衰减时间较短，在1微秒以内，所以需要较高速的仪器，这会导致系统的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种基于环形谐振腔的光纤传感装置及其工作方法，其结构简单、设计合理且使用效果好，同时成本低，精度高，工作方法简单。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于环形谐振腔的光纤传感装置，其特征在于：包括控制处理模块、光源模块、探测模块、光纤环、2X2耦合器、光放大器和控制电源，所述控制处理模块与光源模块相连接且控制光源模块每隔固定的时间间隔发出光信号，所述光源模块通过2X2耦合器与光纤环相连接且将光源模块所发出的光信号耦合进入光纤环内，所述2X2耦合器的一支出口与探测模块相连接且通过探测模块捕获光信号，所述探测模块还与控制处理模块相连接且将所获取的光信号传递给控制处理模块由控制处理模块进行分析处理，所述光放大器设置在光纤环上且用于将光纤环内循环的光信号进行放大，所述光放大器还与控制电源相连接，所述控制电源还与控制处理模块且通过控制处理模块对其功率进行调节，所述光放大器为半导体光放大器、掺铒光纤放大器或拉曼光纤放大器。

本发明的另一目的是提供一种基于环形谐振腔光纤传感装置的工作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：光源模块每隔固定的时间间隔就发出的光信号且发出的光信号耦合进入光纤环内，当光纤环上未施加待测物理量时，光源模块发出的光信号耦合进入光纤环只能维持较短的时间，其维持的时间可以通过探测模块捕获的2X2耦合器耦合出的光信号获得，控制处理模块通过调节控制电源的功率使光放大器适当的放大在光纤环内循环的光信号，并使该光信号维持稳定，不增加也不减少，也就是一种平衡状态，并记录下该时刻的功率值，此时的电流为初始功率值；当在光纤环上施加有物理量时，则由于衰减的原因，光信号不能持续在光纤环内的稳定，这时再次控制处理模块通过调节控制电源的功率使光放大器适当的放大在光纤环内循环的光信号，并使该光信号维持稳定，并记录下此时的控制电源的功率值，该值与初始功率值和事先标定的与物理量对应的功率值比对计算后，可得出待测物理量的大小。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单、设计合理且使用效果好。

2、原有的“腔环降”测试装置需要在1微秒内捕捉较多的数据，其对测试装置要求较高，导致成本的升高，本发明的装置将待测物理量的变化与光放大器的消耗功率相对应，从而不需要较高的测试速度，降低了对测试装置的要求，使本发明的系统成本大幅度降低。

3、本发明成本低，精度高，工作方法简单。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明基于环形谐振腔的光纤传感装置的结构示意图。

附图标记说明:

1—控制处理模块；  2—光源模块；    3—探测模块；

4—光纤环；        5—2X2耦合器；   6—光放大器；

7—控制电源。

具体实施方式