[实用新型]一种双光纤光栅构成的温度计

说明书

技术领域

本实用新型属于自动化技术领域，具体涉及一种双光纤光栅构成的温度计。

背景技术

光纤光栅温度传感器是目前已经具备实用价值的光纤传感器之一，在军事、自动化和生化检测领域相比机械温度计、应变温度计都表现出突出的优势。

但是，光源的强度波动与传输损耗的变化会降低光纤光栅温度传感器的信噪比，使其在对装置稳定性要求较高、传输距离较远，检测时间较长的工业应用中受到局限。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种双光纤光栅构成的温度计，在传感头两侧分别熔接上FBG，前侧的FBG反射参考信号，后侧的FBG反射传感信号，传感头利用铝金属的热膨胀效应来改变光的传输损耗，构成一种新颖的自补偿光纤光栅温度计，大幅减少光源抖动与传输损耗对灵敏度的干扰，成本低廉，可靠性高。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种双光纤光栅构成的温度计，其特征在于：由宽带光源(1)，环行器(2)，FBG1(3)，APC接口(4)，铝套管(5)，FBG2(6)和解调仪(7)组成；宽带光源(1)与环行器(2)的a端口相连；环行器(2)的b端口，FBG1(3)，APC接口(4)和FBG2(6)依次相连，其中APC接口(4)中两个倾斜的端面之间存在一定厚度的空气层，铝套管(5)紧紧包裹在APC接口(4)的外侧，保持两个端面准直；环行器(2)的c端口与解调仪(7)相连。

所述的宽带光源(1)辐射宽带光的中心波长为1540nm，3dB带宽为40nm，输出功率100mW。

所述的FBG1(3)的布拉格波长为1545nm，FBG2(6)的布拉格波长为1555nm。

所述的铝套管(5)的壁厚为3mm～5mm，管长为10mm～20mm。

本实用新型的工作原理是：宽带光源(1)辐射的宽带光从环行器(2)的a端口入射，沿b端口出射。当宽带光传输至FBG1(3)时，波长1545nm附近的光发生反射，为参考光，其余波长的光继续向前传输到APC接口(4)；由于APC接口(4)中两个倾斜的端面之间存在空气层且准直，光在空气中发生散射后损失部分能量；接着，光继续传输至FBG2(6)时，波长1555nm附近的光发生反射，为传感光。参考光、传感光均返回环行器(2)的b端口，从c端口被解调仪(7)接收和解调。

铝套管(5)紧紧包裹在APC接口(4)的外侧，同时保持两个端面的准直，因此APC接口(4)中两个倾斜端面的间距由铝套管(5)的热膨胀效应决定。铝套管(5)受热膨胀，两个倾斜端面被相互拉离，空气层厚度增加伴随着光的传输损耗增加，导致入射FBG2(6)的光强减小，信号光强度减弱，反之亦然。由此，参考光由传感头前侧的FBG1(3)反射，其强度只受到光源强度波动的影响；传感光由传感头后侧的FBG2(6)反射，其强度受到APC接口(4)空气层的损耗和光源强度波动共同影响，两者的差值就是温度造成的实际强度漂移，实现了对光源抖动和传输损耗的自补偿。

本实用新型的有益效果是：首先，本实用新型利用双光纤光栅设计，实现对光源强度波动与传输损耗的自补偿，稳定性获得提高，长时间工作稳定；其次，金属的热膨胀效应响应温度变化能适用于高温条件，结构简单易于维护。因此，本实用新型具有灵敏度高，工作稳定，结构简单等优点，具备一定的实际应用价值。

附图说明

图1是一种双光纤光栅构成的温度计的系统装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

参见附图1，一种双光纤光栅构成的温度计由宽带光源(1)，环行器(2)，FBG1(3)，APC接口(4)，铝套管(5)，FBG2(6)和解调仪(7)组成；宽带光源(1)与环行器(2)的a端口相连；环行器(2)的b端口，FBG1(3)，APC接口(4)和FBG2(6)依次相连，其中APC接口(4)中两个倾斜的端面之间存在一定厚度的空气层，铝套管(5)紧紧包裹在APC接口(4)的外侧，保持两个端面准直；环行器(2)的c端口与解调仪(7)相连。其中，宽带光源(1)辐射宽带光的中心波长为1540nm，3dB带宽为40nm，输出功率100mW；FBG1(3)的布拉格波长为1545nm，FBG2(6)的布拉格波长为1555nm；铝套管(5)的壁厚为3mm～5mm，管长为10mm～20mm。

铝金属的热膨胀系数约为23.2E-6/K，但陶瓷的热膨胀系数非常小，在温度大幅波动的情况下几乎不发生几何形态上的变化，因此，可认为APC接口(4)中两个倾斜的端面之间的距离改变只由铝套管(5)的热膨胀效应造成。