一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器。屬于光學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，布里淵光時(shí)域分析儀作為分布式光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域典型代表受到了廣泛的關(guān)注，與其他光纖傳感儀器相比，布里淵光時(shí)域分析儀具有高空間分辨率、超遠(yuǎn)距離傳感以及動(dòng)態(tài)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，可以同時(shí)對(duì)溫度和微應(yīng)變等物理量進(jìn)行高精度測(cè)量。由于光纖既作為傳感器件又作為信號(hào)傳輸信道，以光信號(hào)作為傳輸信號(hào)，因此可以有效降低結(jié)構(gòu)成本。這類傳感儀器廣泛用于輸油管道檢測(cè)、橋梁與建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、長(zhǎng)距離公路健康監(jiān)測(cè)以及火災(zāi)報(bào)警等方面。此外，布里淵光時(shí)域分析儀還應(yīng)用于海底或陸地高壓電纜的溫度和應(yīng)變監(jiān)測(cè)，地質(zhì)災(zāi)害(比如山體滑坡、泥石流等)的分布式監(jiān)測(cè)等，應(yīng)用于特殊極端工作環(huán)境中。
[0003]分布式光纖傳感器可以有效解決大型土木結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵問(wèn)題。然而，目前絕大多數(shù)分布式傳感器使用的是單模光纖，在實(shí)際工程應(yīng)用中，當(dāng)傳感器局部某點(diǎn)彎曲過(guò)大(大于臨界彎曲半徑)時(shí)，將造成該點(diǎn)光信號(hào)迅速損失，導(dǎo)致其后傳感光纖失效，從而縮短了傳感器的傳感距離，限制了其性能和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的大多數(shù)分布式傳感器使用的是單模光纖，單模光纖中基模對(duì)彎曲敏感，當(dāng)傳感器局部某點(diǎn)彎曲過(guò)大時(shí)，將造成該點(diǎn)光信號(hào)迅速損失，導(dǎo)致其后傳感光纖失效，并且傳感器的傳感距離短的問(wèn)題?，F(xiàn)提供一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器。
[0005]一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器，它包括一根多模折射率漸變光纖和兩根單模光纖，多模折射率漸變光纖的兩端分別與兩根單模光纖以對(duì)準(zhǔn)方式熔接在一起。
[0006]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用一根多模折射率漸變光纖分別與兩根單模光纖以對(duì)準(zhǔn)方式熔接在一起，用以激發(fā)多模折射率漸變光纖中的基模，多模折射率漸變光纖中的基模對(duì)彎曲不敏感，具有抵抗大彎曲的能力，可以減小大彎曲造成的光信號(hào)損失，并且可以保持在光纖中長(zhǎng)距離穩(wěn)定傳輸，從而實(shí)現(xiàn)分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感。它可用在實(shí)際工程應(yīng)用中。
[0007]本專利具有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0008]1.本專利提出基于單模光纖-多模光纖-單模光纖對(duì)準(zhǔn)方式熔接的彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器，該方法可以穩(wěn)定激發(fā)折射率漸變多模光纖中的基模。由于多模光纖中基模對(duì)彎曲不敏感，大大減小傳感光纖在大彎曲下的光信號(hào)損失，從而實(shí)現(xiàn)彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器。
[0009]2.折射率漸變的多模光纖中的基模傳輸穩(wěn)定，不易產(chǎn)生高階模式，可以保持長(zhǎng)距離的傳輸；光纖由石英制成，光纖損耗小，傳感信號(hào)損耗小，從而可以實(shí)現(xiàn)彎曲不敏感的分
布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器的原理示意圖，
[0011]圖2為一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖光時(shí)域分析儀裝置原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1具體說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器，它包括一根多模折射率漸變光纖和兩根單模光纖，多模折射率漸變光纖的兩端分別與兩根單模光纖以對(duì)準(zhǔn)方式熔接在一起。
[0013]可以米用布里淵光時(shí)域分析儀對(duì)本實(shí)施方式所述的一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器進(jìn)行性能分析，所述布里淵光時(shí)域分析儀的原理參見(jiàn)圖2所示，采用一臺(tái)激光器1，通過(guò)光纖耦合器2分成的上支路光作為泵浦光，經(jīng)過(guò)一號(hào)偏振控制器3調(diào)節(jié)偏振態(tài)后進(jìn)入電光調(diào)制器4。在任意函數(shù)發(fā)生器5控制下，一號(hào)電光調(diào)制器4輸出脈沖波形經(jīng)過(guò)擾偏儀6擾亂偏振態(tài)后被一號(hào)摻鉺光纖放大器7放大，經(jīng)過(guò)光纖環(huán)形器14進(jìn)入傳感器13。
[0014]下支路提供探測(cè)光。經(jīng)二號(hào)偏振控制器8調(diào)節(jié)偏振態(tài)后進(jìn)入電光調(diào)制器9。二號(hào)電光調(diào)制器9的作用是將微波發(fā)生器10產(chǎn)生的微波信號(hào)加載到探測(cè)光上，在原載波光基礎(chǔ)上產(chǎn)生頻差為布里淵頻移Vb的上下邊頻光，其頻率分別為V。土 Vb，其中Vtl為原激光器頻率。經(jīng)過(guò)光纖隔離器11和二號(hào)摻鉺光纖放大器12放大后，進(jìn)入傳感器13，
[0015]泵浦光和探測(cè)光在傳感器13中發(fā)生受激布里淵散射現(xiàn)象，產(chǎn)生的斯托克斯光經(jīng)過(guò)一號(hào)環(huán)形器14進(jìn)入二號(hào)環(huán)形器15，利用光纖布拉格光柵16濾出下邊頻(頻率為vq-Vb)，再經(jīng)過(guò)二號(hào)環(huán)形器15，進(jìn)入光電探測(cè)器17轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在示波器18上顯示。
[0016]采用標(biāo)準(zhǔn)單模光纖與多模折射率漸變光纖對(duì)準(zhǔn)熔接的傳感器，可以激發(fā)多模光纖中的基模，并且多模折射率漸變光纖的長(zhǎng)度為3千米以內(nèi)，可以保持光信號(hào)在光纖中長(zhǎng)距離穩(wěn)定傳輸，測(cè)量光信號(hào)的范圍大，精度高并且分辨率高。
[0017]激光器I為可調(diào)諧光纖激光器、分布反饋式半導(dǎo)體激光器(DFB)或者是保偏光纖輸出。
[0018]使用單邊帶調(diào)制器產(chǎn)生邊頻光作為探測(cè)光。
[0019]采用可調(diào)諧濾波器慮出斯托克斯光。
[0020]采用差分探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，所述多模折射率漸變光纖的長(zhǎng)度為40千米以內(nèi)。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式中，多模折射率漸變光纖的長(zhǎng)度為50米。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器，其特征在于，它包括一根多模折射率漸變光纖和兩根單模光纖，多模折射率漸變光纖的兩端分別與兩根單模光纖以對(duì)準(zhǔn)方式恪接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器，其特征在于，所述多模折射率漸變光纖的長(zhǎng)度為40千米以內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器，其特征在于，多模折射率漸變光纖的長(zhǎng)度為50米。
【專利摘要】一種彎曲不敏感的分布式布里淵光纖溫度和應(yīng)變傳感器，涉及光學(xué)領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的大多數(shù)分布式傳感器使用的是單模光纖，單模光纖中基模對(duì)彎曲敏感，當(dāng)傳感器局部某點(diǎn)彎曲過(guò)大時(shí)，將造成該點(diǎn)光信號(hào)迅速損失，導(dǎo)致其后傳感光纖失效，并且傳感器的傳感距離短的問(wèn)題。本發(fā)明所述的多模折射率漸變光纖的兩端分別與兩根單模光纖以對(duì)準(zhǔn)方式熔接在一起。它可用在實(shí)際工程應(yīng)用中。
【IPC分類】G01B11-16, G01K11-32
【公開(kāi)號(hào)】CN104614093
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510094835
【發(fā)明人】董永康, 徐鵬柏, 呂志偉
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年3月3日