[发明专利]差分强度调制测量液体折射率的光纤传感装置及测量方法

权利要求书

1.一种差分强度调制测量液体折射率的光纤传感装置，其特征在于，该光纤传感装置为透射式光纤传感装置或反射式光纤传感装置，光纤传感装置包括宽带光源、传感模块和基于波分复用器(WDM)的解调模块，所述传感模块包括光纤环行器和光纤传感器；

所述光纤传感器由依次连接的单模光纤一(SMF1)、无芯光纤(NCF)、单模光纤二(SMF2)，光纤布拉格光栅一(FBG1)和光纤布拉格光栅二(FBG2)组成；所述透射式光纤传感装置中宽带光源的输出端依次连接单模光纤一(SMF1)、无芯光纤(NCF)、单模光纤二(SMF2)、光纤环行器1端口，从光纤环行器1端口输出的光进入光纤环行器2端口，光纤环行器2端口依次连接光纤布拉格光栅一(FBG1)、光纤布拉格光栅二(FBG2)，光信号经光纤布拉格光栅一(FBG1)、光纤布拉格光栅二(FBG2)反射后进入光纤环行器2端口，然后经过光纤环行器3端口输出，光纤环行器3端口连接基于波分复用器(WDM)的解调模块；所述反射式光纤传感装置中宽带光源的输出端连接光纤环行器1端口，光信号经光纤环行器2端口输出，光信号依次经过单模光纤一(SMF1)、无芯光纤(NCF)、单模光纤二(SMF2)、光纤布拉格光栅一(FBG1)、光纤布拉格光栅二(FBG2)，从光纤布拉格光栅一(FBG1)和光纤布拉格光栅二(FBG2)反射的光依次经过单模光纤二(SMF2)、无芯光纤(NCF)、单模光纤一(SMF1)后进入光纤环行器2端口，然后经过光纤环行器3端口输出，光纤环行器3端口连接基于波分复用器(WDM)的解调模块；所述无芯光纤(NCF)的长度选择符合沿着无芯光纤(NCF)形成的多模干涉自映像周期数为4的整数倍所对应的长度，所述单模光纤一-无芯光纤-单模光纤二(SNS)结构的透射谱为近似对称的三角形，所述光纤布拉格光栅一(FBG1)和光纤布拉格光栅二(FBG2)的中心波长选择分别在由单模光纤一(SMF1)、无芯光纤(NCF)、单模光纤二(SMF2)组成的SNS三角滤波器的左、右边沿的线性区域中。

2.根据权利要求1所述的一种差分强度调制测量液体折射率的光纤传感装置，其特征在于：所述基于波分复用器(WDM)的解调模块中，传输至解调模块的信号输入WDM的1端口(公共端)，WDM的2端口(透射端)滤出中心波长较低的光纤布拉格光栅一(FBG1)的反射光，WDM的3端口(反射端)滤出中心波长较高的光纤布拉格光栅二(FBG2)的反射光，上述WDM的2端口和3端口分别连接光探测器一和光探测器二，光探测器一和光探测器二将携带折射率信息的光强信号转换为电压信号后交由信号处理与控制单元处理。

3.一种根据权利要求1或2所述差分强度调制测量液体折射率的多点透射式光纤传感装置，其特征在于：所述多点透射式光纤传感装置中，宽带光源的输出端连接光开关1公共端，信号处理与控制单元控制光开关1、2、3的选择，将光开关1、2、3的通道n端口分别连接第n个透射式传感器的1、2、3端口，即：光开关1的通道n端口依次连接第n个传感器的1端口、单模光纤一(SMF1)、无芯光纤(NCF)、单模光纤二(SMF2)、第n个传感器2端口，光开关2的n端口、光开关2公共端、光纤环行器1端口，光纤环行器2端口依次连接光开关3公共端、光开关3的通道n端口、第n个传感器的3端口、光纤布拉格光栅一(FBG1)、光纤布拉格光栅二(FBG2)，光信号经光纤布拉格光栅一(FBG1)、光纤布拉格光栅二(FBG2)反射后再进入光纤环行器2端口，然后经过光纤环行器3端口输出，光纤环行器3端口连接波分复用器(WDM)1端口(公共端)，WDN的2端口(透射端)和3端口(反射端)分别连接光探测器一和光探测器二，光探测器一和光探测器二所输出的信号由信号处理与控制单元采集并处理。