[发明专利]一种基于光纤探针的多路时间测量装置和方法

说明书

本申请实施例提供一种基于光纤探针的多路时间测量装置和方法，涉及光纤传感测量领域。该装置包括n路光纤探针，用于分别对n路激光信号进行处理；当光纤探针端面上的金属膜未破坏时，则光纤探针返回激光信号；否则，光纤探针不返回激光信号；其中，在产生爆破指令Tnx时刻后，Tny时刻冲击波破坏所述金属膜；时间识别装置，用于实时识别所述n路光纤探针返回激光信号，并记录不出现返回激光信号时刻Tny，即冲击波到达所述金属膜并破坏所述金属膜的时刻，其中n大于等于0。该装置能够满足远距离的测量需求，实现了冲击波的多点同时测量，具有色散小、可靠性高、时间分辨率高的特点。

技术领域

本申请涉及光纤传感测量领域，具体而言，涉及一种基于光纤探针的多路时间测量装置和方法。

背景技术

在冲击波或者爆轰试验中，为了测量特殊环境条件下的冲击波到达时间，通常采用光纤探针进行测试。光纤探针利用其石英光纤在收到冲击时发光的特性工作，由于光纤探针工作原理的特殊性，决定了其在未损坏的情况下可以连续持续给出冲击到达的信息，在冲击波物理参量测量中具有重要用途。

在现有技术中，光纤探针通常为多模光纤传递信号。但多模光纤存在以下问题：对于远距离传递信号造成的信号存在衰减较大，色散较大等问题。

发明内容

本申请实施例提供一种基于光纤探针的多路时间测量装置和方法，该装置在测量爆轰波、飞片和冲击波到达时间的试验中，可达到纳秒甚至亚纳秒的时间响应。另外，该装置能够满足远距离的测量需求，实现了冲击波的多点同时测量，具有色散小、可靠性高、时间分辨率高的特点。

本申请的实施例通过如下方式实现：

一种基于光纤探针的多路时间测量装置包括：

n路光纤探针，用于分别对n路激光信号进行处理；当光纤探针端面上的金属膜未破坏时，则光纤探针返回激光信号；否则，在Tx时刻产生爆破指令后,冲击波到达所述金属膜并破坏所述金属膜，光纤探针端面上的金属膜不返回激光信号；

时间识别装置，用于实时识别所述n路光纤探针返回激光信号，并记录不出现返回激光信号时刻Tny，其中n大于0。

优选地，当n大于1时，在n路光纤探针与时间识别装置之间还设置光纤延迟模块，所述光纤延迟模块，用于对n路返回激光信号依次进行延迟输出。本方法在多点测试试验中，通过调节延迟光路能够将n路光纤探针返回的激光信号统一复用到时间识别装置，在结构上能够实现时间识别装置的最小化，另外本方法更能精确地完成多点同时测试。

优选地，n路光纤探针分别通过对应的n路光纤环形器接收激光信号，并分别通过对应的光纤环形器返回激光信号。

优选地，时间识别装置包括光电转换器和示波器；光电转换器，用于接收光纤探针返回的n路激光信号，进行n路激光信号到电信号转换；示波器，用于对所述电信号进行显示，标记出不出现返回激光信号时刻Tny。

优选地，该装置还包括计算冲击波持续时间T＝Tny-Tx。

一种基于光纤探针的多路时间测量方法，包括：

S1：通过n路光纤探针分别对n路激光信号进行处理；当光纤探针端面上的金属膜未破坏时，则光纤探针返回激光信号；否则，在Tx时刻产生爆破指令后,冲击波到达所述金属膜并破坏所述金属膜，光纤探针端面上的金属膜不返回激光信号；

S2：通过时间识别装置实时识别所述n路光纤探针返回激光信号，并记录不出现返回激光信号时刻Tny，其中n大于0。

优选地，当n大于1时，在步骤S1与S2之间还包括通过光纤延迟模块依次对所述金属膜返回激光信号进行延迟。

优选地，n路光纤探针分别通过对应的n路光纤环形器接收激光信号，并分别通过对应的光纤环形器返回激光信号。