[发明专利]一种基于光纤光栅传感的双模式振动探测系统

说明书

本发明提供了一种基于光纤光栅传感的双模式振动探测系统，属于纤光栅振动检测领域。所述基于光纤光栅传感的双模式振动探测系统包括：窄线宽可调谐激光器、光纤光栅传感器、相移光纤光栅传感器、环形器、光电探测器、A/D转换及数据采集卡和计算机；所述窄线宽可调谐激光器与所述环形器的第一端口连接，所述光纤光栅传感器的一端与所述环形器的第二端口连接，另一端与所述相移光纤光栅传感器的一端连接，所述相移光纤光栅传感器的另一端与所述光电探测器的第一端口连接；所述环形器的第三端口与所述光电探测器的第二端口连接；所述光电探测器与所述A/D转换及数据采集卡连接，所述A/D转换及数据采集卡与所述计算机连接。

技术领域

本发明属于光纤光栅振动检测领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感的双模式振动探测系统，具有高灵敏度低动态范围和低灵敏度大动态范围两种模式。

背景技术

目前振动探测方法主要包括机械式、电气式和光学式，机械式振动测量以杠杆原理为基础，将测得的振动信号放大后记录下来，这种测量频率范围窄，精度低，多用于测量低频、大幅度振动；电气式振动测量主要用电气测试仪来探测振动，灵敏度较高，但容易受电磁场干扰；光学式振动探测方法是用光学传感器，将振动信号的交变变化转换为光信号来测量，具有精度高、频带宽、灵敏度高、抗干扰能力强、可远距离测量等优点，目前应用越来越广泛。

随着光纤传感技术的发展，为了利用其抗干扰能力强、传输距离远、灵敏度高等优点，光学式振动测量方面的研究越来越多，光纤光栅传感器出现以后，振动传感测试领域发生了很大的变革，光纤光栅传感器由于体积小、抗干扰能力强、集传感和传输为一体等优点，已经成为目前振动测试领域的研究热点。

目前国内外研究者已经成功研制出了很多光纤振动传感器，克服了传统振动传感器的诸多缺陷，受到了业内人士的广泛重视。目前可看到的有关光纤光栅振动测量方面的专利不多，多集中在研制光纤光栅传感器本身，一般的光纤传感系统由光源、信号传输线(光缆)、传感器件、光电转换及信号处理四部分组成。光波作为载波经入射光纤传输到传感头，光波的某些特征参量在传感头内被外界物理参量所调制，含有被调制信息的光波经出射光纤传输到光电转换部分，经解调后就能得到被测物理量的大小和状态。

利用光纤光栅传感进行振动探测主要集中在低频信号检测，对于超声波探测目前尚未搜索到成熟的专利技术，而且光纤光栅传感器的灵敏度和动态范围普遍比较低。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于光纤光栅传感的双模式振动探测系统，将普通光纤光栅传感和相移光纤光栅传感结合组成一个双模式传感系统，形成一种具有高灵敏度低动态范围和低灵敏度大动态范围两种模式的光纤光栅振动探测系统，克服了光纤光栅传感进行振动探测主要集中在低频信号检测的难题，提高测量信号的频宽和灵敏度，拓宽应用范围。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于光纤光栅传感的双模式振动探测系统，包括：窄线宽可调谐激光器、光纤光栅传感器、相移光纤光栅传感器、环形器、光电探测器、A/D转换及数据采集卡和计算机；

所述窄线宽可调谐激光器与所述环形器的第一端口连接，所述光纤光栅传感器的一端与所述环形器的第二端口连接，另一端与所述相移光纤光栅传感器的一端连接，所述相移光纤光栅传感器的另一端与所述光电探测器的第一端口连接；

所述环形器的第三端口与所述光电探测器的第二端口连接；

所述光电探测器与所述A/D转换及数据采集卡连接，所述A/D转换及数据采集卡与所述计算机连接。

当窄线宽可调谐激光器的输出波长调谐到所述光纤光栅传感器的中心波长一致时，该系统的工作模式为低灵敏度大动态范围工作模式；

当窄线宽可调谐激光器的输出波长调谐到所述相移光纤光栅传感器的中心波长一致时，该系统的工作模式为高灵敏度低动态范围工作模式。