[发明专利]一种光纤温度传感器解调方法

说明书

本发明涉及一种新的光纤温度传感器解调方法，可改善现有光纤温度传感器系统环境适应性差，光信号的抖动等因素变化对其性能影响较大的问题。本方法结合光纤迈克尔逊干涉仪和光电振荡器，通过温度的变化来改变干涉仪的光程差，从而改变光电振荡器输出的微波信号的中心频率，实现光纤温度传感器解调，其温度探头制作简单，用普通单模光纤就可实现温度测量，该系统具有测量灵敏度可调、精度高、测量方法简单的优点。

技术领域

本发明本发明主要应用于温度测量领域，特别是涉及一种光纤温度传感器解调方法。

背景技术

在工程应用中和科学研究中，温度都是一个非常重要参考量，占有举足轻重的地位，传统的温度传感器以热电偶、半导体及铂合金为主，它们的测量原理简单成本较低，因而在实际应用中被广泛使用。与传统的温度传感器相比，光纤温度传感器是利用一些物质吸收的光谱会随着温度的变化而变化，再分析光纤传输的光谱实时得测量温度变化情况，它的测量精度较高，并且灵敏度实时可调。

目前光纤温度传感器主要有光纤光栅，光纤法珀和光纤荧光等类型的传感器。由于光纤温度传感器采用的是一种和光纤折射率相匹配的温敏材料涂在光纤的表面，才使得光能够由一根光纤的反射面进入到另一根光纤，由于温敏材料易受温度影响，使得折射率改变，这样一来输出的光功率与温度成函数关系，因此可以作为手段测量温度的变化，但是光纤温度传感器的普遍的问题是对外界环境因素适应性差，光信号的抖动等因素的变化对传感器解调系统的性能影响很大。

本发明提出了一种基于光纤迈克尔逊干涉仪和光电振荡器结合的光纤温度传感解调方法。通过温度的变化来改变干涉仪的光程差，从而改变光电振荡器输出的微波信号的中心频率来实现光纤温度传感器解调，温度测量灵敏度可优于0.3℃，且可对系统测量的灵敏度实时调节。

发明内容

本发明要解决的技术问题克服现有的缺陷，提出一种新的光纤温度传感解调方法和系统，该系统通过温度的变化来改变干涉仪的光程差，从而改变光电振荡器输出的微波信号的中心频率来实现光纤温度传感解调，温度测量灵敏度可优于0.3℃，并可对系统测量灵敏度进行实时调节。

为解决上述技术问题本发明采用的的技术方案如下：本发明通过采用一种光纤温度传感器解调方法和系统，其硬件平台包括：宽谱光源、光纤耦合器、电动可调光纤延迟线、光纤温度传感探头、光纤耦合器、电光调制器、色散补偿光纤、高速光电探测器、低噪放、微波功分器、频谱仪、信号处理及显示模块。

所述宽谱光源可采用高斯型或矩形宽谱光源，待其进入一光纤耦合器，所述光纤耦合器的一个输出端和一电动可调光纤延迟线连接，所述光纤耦合器的另一输出端连接一个光纤温度传感探头；所述电动可调光纤延迟线的输出光和光纤温度传感探头的输出光经过光纤耦合器合束；所述光纤耦合器、电动可调光纤延迟线、光纤温度传感探头及光纤耦合器一起构成一个马赫曾德干涉仪，所述电动延迟线可调节干涉仪的两臂光程差；所述宽谱光源经该干涉仪后，在当干涉仪两臂光程差在光源相干范围内时，在干涉仪的输出端将产生干涉条纹，所述干涉条纹在频域上为一正弦梳状谱；所述马赫曾德干涉仪输出的梳状谱经过一处于正交工作点的电光调制器，则由光电振荡器产生的微波信号通过该电光调制器被调制到干涉梳状光谱上，所述光电振荡器由电光调制器、色散补偿光纤、高速光电探测器、低噪放和微波功分器组成；所述光载微波信号经过色散补偿光纤后入射到高速光电探测器上，所述高速光电探测器将光信号转换成微波信号，所述微波信号通过低噪放放大后经过一个微波功分器后，一部分微波信号注入到电光调制器中，一部分信号通过频谱仪来测量光电振荡器输出微波信号的中心频率，并通过信号处理及显示模块来记录该微波信号中心频率的变化。系统中的马赫曾德干涉仪和光电振荡器构成一个微波光子滤波器，通过可调光纤延迟线的延时量来实现微波信号中心频率的连续调节。

为解决上述技术问题本发明采用的的技术方案，进一步阐述本发明采用的工作原理，本发明提出的光纤温度传感器解调系统的具体测量原理如下：

所述宽谱光源经过马赫曾德干涉仪后，将发生干涉，干涉条纹的输出在频域上可表示为：