[发明专利]一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具及使用方法

说明书

本发明提供一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具及使用方法，包括敏感元件，与敏感元件依次连接的引出光缆和光纤转接器，与敏感元件相连的第一保温装置，设置在第一保温装置外部的第二保温装置和设置在第二保温装置外部的机箱。光纤光栅标准具使用方法包括初始温度判定、调整、内外温差判定、持续内外层PID控温等。本发明为解决光纤光栅信号检测设备易受外界环境的干扰，导致不稳定的问题，提出了一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具及使用方法，该光纤光栅标准具可以实现光纤光栅中心波长的精确控制，并具有稳定性高、体积小、质量轻、测试覆盖性好、光栅数量可灵活配置等优点，可满足光纤光栅信号检测设备的标定、校正、测试需求。

技术领域

本发明涉及光纤光栅测量测试技术领域，具体涉及一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具及使用方法。

背景技术

自1978年加拿大的Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光敏现象并采用驻波法制造出世界上第一根光纤光栅以来，人们对光纤光栅在光传感方面的研究变得更为广泛和深入。光纤光栅传感器除具有一般光纤类传感器抗电磁干扰、灵敏度高、体积小重量轻、传输距离长、耐恶劣环境等优点外，还具有本征自相干能力强以及便于组网组阵实现多参量分布式测量等优势。光纤光栅本质是一段纤芯折射率周期性变化的光纤，当光纤光栅受到应变或其周围的温度发生变化时，将导致光栅周期Λ和有效纤芯折射率n_eff产生变化，从而使得反射光中心波长值发生相应的红移或蓝移。

在光纤光栅传感系统中，光纤光栅传感器将外界物理量转化为光纤光栅反射波长变化量ΔλB，而信号检测部分起到了光电转换、电信号处理和输出的作用。常用的光纤光栅信号检测设备有光谱仪、光纤解调仪等，其解调原理有光谱法、边缘滤波法、干涉法、扫描激光器法、F-P滤波法等多种。目前，在光纤光栅信号检测设备的标定、校正、测试方面还没有统一的方法与标准，传统的可调谐激光器与标准波长计配合的校准方法，因设备昂贵、体积较大、只适用于部分原理的解调仪等原因，在校准成本、测试覆盖性、便携性等方面存在不足，难以满足应用环境复杂、需求日益增长的标定需求。

发明内容

本发明是为了解决光纤光栅信号检测设备易受外界环境的干扰，导致不稳定的问题，提出了一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具及使用方法，该光纤光栅标准具可以实现光纤光栅中心波长的精确控制，并具有稳定性高、体积小、质量轻、测试覆盖性好、光栅数量可灵活配置等优点，可满足光纤光栅信号检测设备的标定、校正、测试需求。

本发明提供一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具，包括敏感元件，与敏感元件依次连接的引出光缆和光纤转接器，与敏感元件相连的第一保温装置，设置在第一保温装置外部的第二保温装置和设置在第二保温装置外部的机箱，光纤转接器安装在机箱上；

第一保温装置包括层叠设置的第一温度传感器、第一控温板、用于升温降温的第一制冷片、第一散热板、第一保温装置外框、第一保温装置外框与第一制冷片形成的密闭的第一保温腔和与第一温度传感器及第一制冷片相连的第一引出电缆；敏感元件和第一温度传感器安装在第一控温板上部或内部；

第二保温装置包括设置在第二保温装置内部的第二温度传感器，层叠设置的第二控温板、用于升温降温的第二制冷片、第二散热板，第二保温装置外框，第二保温装置外框与第二制冷片形成的密闭的第二保温腔和与第二温度传感器及第二制冷片相连的第二引出电缆。

本发明所述的一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具，作为优选方式，机箱包括机箱本体，设置在机箱本体内壁的箱体温度传感器和温度控制电路，箱体温度传感器与温度控制电路相连。

本发明所述的一种基于密闭腔金属板控温的光纤光栅标准具，作为优选方式，第一散热板设置在第一保温腔外侧且固定在机箱本体内壁，第一引出电缆与温度控制电路相连；

第二散热板设置在第二保温腔的外侧且固定在机箱本体内壁上；第二引出电缆与温度控制电路相连；

第一制冷片和第二制冷片均是半导体制冷片。