專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型熒光光纖光柵傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傳感裝置，特別是涉及一種新型熒光光纖光柵傳感裝置。
背景技術(shù)：
基于傳統(tǒng)的光纖特性，現(xiàn)有的分布式光纖傳感裝置主要有拉曼溫度傳感裝置和布里淵散射傳感裝置，但這兩種分布式傳感裝置價(jià)格較高，限制了其在實(shí)際工程中的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種新型熒光光纖光柵傳感裝置。該新型熒光光纖光柵傳感裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、有效性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低，便于推廣使用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:包括傳感光纖、光源模塊、光探測(cè)器模塊和控制處理模塊，所述光源模塊通過(guò)光纖與I X 2光耦合器的2 口中的一端連接，I X 2光耦合器的2 口中的另一端與光探測(cè)器模塊通過(guò)光纖連接，1X2光耦合器的I 口端與傳感光纖的一端連接，所述傳感光纖的另一端安置有用于消除干擾的光信號(hào)的反射光消除裝置，所述控制處理模塊分別與光源模塊和光探測(cè)器模塊連接，所述控制處理模塊連接有顯示模塊；所述傳感光纖包括纖芯和折射率小于纖芯折射率的包層，所述包層內(nèi)添加有熒光摻雜劑，且包層內(nèi)材料的折射率經(jīng)調(diào)制形成光柵，所述傳感光纖的包層外還設(shè)置有一層折射率小于包層折射率的外包層。上述的一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:所述I X 2光耦合器11的和光探測(cè)器模塊10之間安置有光濾波器12，所述光濾波器12是濾除光源模塊10發(fā)出的光信號(hào)的窄帶濾波器，上述的一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:所述反射光消除裝置是將傳感光纖的一端浸泡在裝有匹配液中的容器。上述的一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:所述反射光消除裝置是用于將傳感光纖的另一端纏繞為直徑小于20毫米的一圈或一圈以上并固定的裝置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明的光纖傳感裝置由于采用了熒光光纖光柵型的光纖，其可使用較簡(jiǎn)單的測(cè)試裝置就可以實(shí)現(xiàn)分布式或準(zhǔn)分布式的監(jiān)測(cè)，大幅度降低了整個(gè)系統(tǒng)的成本，利于推廣使用。2、在本發(fā)明的光纖傳感裝置中，入射光信號(hào)在傳感光纖中傳輸時(shí),主要能量分布在纖芯，但仍有少量的光信號(hào)分布于包層內(nèi)并激發(fā)出熒光光波，當(dāng)經(jīng)過(guò)折射率調(diào)制的包層所形成的光柵的反射波長(zhǎng)帶與所述的熒光摻雜劑受激發(fā)出的熒光光信號(hào)的波長(zhǎng)有重疊的部分，則包層所形成的光柵對(duì)包層內(nèi)產(chǎn)生的熒光具有強(qiáng)烈的反射作用，并使部分熒光光波耦合進(jìn)入纖芯返回光信號(hào)入射傳感光纖的端部，并被在該端部的光探測(cè)裝置獲取，當(dāng)傳感光纖一處的待測(cè)物理量變化時(shí)，光探測(cè)裝置獲取熒光信號(hào)也發(fā)生了變化，根據(jù)熒光信號(hào)的變化和與入射光信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，經(jīng)過(guò)處理可得到待測(cè)物理量的變化大小和位置，從而實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)測(cè)的目的，可以看出，本發(fā)明的光纖傳感裝置原理清晰、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，就有較好的市場(chǎng)前景。
3、在所述的包層的、距纖芯和包層分界面不大于5微米的區(qū)域沒(méi)有添加熒光材料，則只有在傳感光纖彎曲、微彎或傳感光纖變形等條件下，入射光才會(huì)有部分耦合進(jìn)入包層內(nèi)并激發(fā)出熒光光波，當(dāng)經(jīng)過(guò)折射率調(diào)制的包層所形成的光柵的反射波長(zhǎng)帶與所述的熒光摻雜劑受激發(fā)出的熒光光信號(hào)的波長(zhǎng)有重疊的部分，則包層所形成的光柵對(duì)包層內(nèi)產(chǎn)生的熒光具有強(qiáng)烈的反射作用，并使部分熒光光波耦合進(jìn)入纖芯返回光信號(hào)入射傳感光纖的端部，并被在該端部的光探測(cè)裝置獲取，根據(jù)熒光信號(hào)的變化和與入射光信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，經(jīng)過(guò)處理可得到待測(cè)物理量的變化大小和位置，從而實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)測(cè)的目的?？梢钥闯?，本發(fā)明的光纖傳感裝置原理清晰、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、適于范圍廣，就有較好的市場(chǎng)前景。綜上所述，本發(fā)明的新型熒光光纖光柵傳感裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、用途廣，可實(shí)現(xiàn)分布式或準(zhǔn)分布式監(jiān)測(cè)傳感的目的，具有較好的市場(chǎng)前景。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中傳感光纖的縱向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2的傳感光纖的縱向截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-纖芯；2-包層；3-外包層；4-內(nèi)包層；5-控制處理模塊； 6-傳感光纖；7-反射光消除裝置；8-顯示模塊；9-光源模塊；10-光探測(cè)模塊； 11-1X2光耦合器； 12-光濾波器；15-光柵。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示的一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，包括傳感光纖6、光源模塊9、光探測(cè)器模塊10和控制處理模塊5，所述的光源模塊9通過(guò)光纖與1X2光耦合器11的2口中的一端連接，I X 2光耦合器11的2 口中的另一端與光探測(cè)器模塊10通過(guò)光纖連接，1X2光耦合器11的I 口端與傳感光纖6的一端連接，所述傳感光纖6的另一端安置有用于消除干擾的光信號(hào)的反射光消除裝置7，所述的控制處理模塊5分別與光源模塊9和光探測(cè)器模塊10連接，控制處理模塊5連接有顯示模塊8 ;所述的傳感光纖6包括纖芯I和包層2，所述的包層2內(nèi)添加有熒光摻雜劑，且包層2內(nèi)材料的折射率經(jīng)過(guò)了調(diào)制形成光柵15，所述的纖芯I的折射率大于所述的包層2的折射率。其操作過(guò)程是，控制處理模塊5控制光源模塊9發(fā)出脈沖的光信號(hào)，該光信號(hào)通過(guò)1X2光耦合器11進(jìn)入傳感光纖6內(nèi)傳輸，光信號(hào)的大部分位于纖芯I內(nèi)傳輸；少量的光信號(hào)在傳感光纖6的包層2內(nèi)傳輸并激發(fā)出熒光信號(hào)，該熒光信號(hào)的一部分又耦合入纖芯I內(nèi)并向后傳輸，通過(guò)1X2光耦合器11進(jìn)入到光探測(cè)模塊10內(nèi)，光探測(cè)模塊10將獲取的熒光信號(hào)傳遞給控制處理模塊5，控制處理模塊5根據(jù)熒光信號(hào)的余暉時(shí)間發(fā)生的變化，則可計(jì)算出待測(cè)物理量的變化，并根據(jù)熒光信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系計(jì)算出待測(cè)物理量的位置，從而達(dá)到分布式監(jiān)測(cè)的目的，并將該結(jié)果傳輸給顯示模塊8。優(yōu)選的，當(dāng)經(jīng)過(guò)折射率調(diào)制的包層2所形成的光柵15的反射波長(zhǎng)帶與所述的熒光摻雜劑受激發(fā)出的熒光光信號(hào)的波長(zhǎng)有重疊的部分，則包層2所形成的光柵15對(duì)包層2內(nèi)產(chǎn)生的熒光具有強(qiáng)烈的反射作用，并使更多的熒光信號(hào)耦合進(jìn)入纖芯I返回光信號(hào)入射傳感光纖的端部，從而使監(jiān)測(cè)距離更遠(yuǎn)、結(jié)果更準(zhǔn)確。優(yōu)選的，控制處理模塊5可通過(guò)有多個(gè)光脈沖產(chǎn)生的多個(gè)反射回的熒光信號(hào)的疊加計(jì)算出待測(cè)物理量的變化和位置。進(jìn)一步的，所述的反射光消除裝置7是將傳感光纖6的另一端浸泡在裝有匹配液的容器?；蜻M(jìn)一步的，所述的反射光消除裝置7是將傳感光纖6的另一端纏繞為直徑小于20毫米的一圈或一圈以上并固定的裝置。優(yōu)選的，所述的傳感光纖6的包層2的折射率是沿徑向、由靠近纖芯I到遠(yuǎn)離纖芯I方向逐漸降低，所述的纖芯I的折射率的大于包層2折射率的最大值。從而使被激發(fā)出的熒光信號(hào)更容易耦合進(jìn)入纖芯I內(nèi)。所述的傳感光纖6的纖芯1、包層2是由硅石基玻璃材料或高分子材料構(gòu)成。所述的高分子材料可以是有機(jī)玻璃、透明的氟烯烴等材料。所述的硅石基玻璃材料是石英玻璃或摻雜有非熒光材料的摻雜劑的石英玻璃等材料。優(yōu)選的，所述的熒光材料是有機(jī)染料。如羅丹明及其衍生物類(lèi)，香豆素類(lèi)衍生物等有機(jī)分子突光材料。優(yōu)選的，所述的熒光材料是含有釹離子、鉺離子、鐿離子、鐠離子、銩離子、銪離子或欽離子的材料。優(yōu)選的，在所述的傳感光纖6的包層2外還有一層外包層3，所述的包層2折射率大于外包層3的折射率。實(shí)施例2如圖3所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同的是:在所述的包層2內(nèi)、纖芯I和包層2分界面至距纖芯I和包層2分界面徑向距離不大于5微米的包層一 4的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有添加熒光材料。則只有在傳感光纖6彎曲、微彎或傳感光纖6變形等條件下，入射光才會(huì)有部分耦合進(jìn)入包層2內(nèi)并激發(fā)出熒光信號(hào)，當(dāng)經(jīng)過(guò)折射率調(diào)制的包層2所形成的光柵15的反射波長(zhǎng)帶與所述的熒光摻雜劑受激發(fā)出的熒光光信號(hào)的波長(zhǎng)有重疊的部分，則包層2所形成的光柵15對(duì)包層2內(nèi)產(chǎn)生的熒光具有強(qiáng)烈的反射作用，并使部分熒光光波耦合進(jìn)入纖芯I返回光信號(hào)入射傳感光纖6的端部，并被在該端部的光探測(cè)裝置10獲取，根據(jù)熒光信號(hào)的變化和與入射光信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，經(jīng)過(guò)控制處理模塊5處理可得到待測(cè)物理量的變化大小和位置，從而實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)測(cè)的目的。優(yōu)選的，在所述的包層2內(nèi)、纖芯I和包層2分界面至距纖芯I和包層2分界面徑向距離不大于5微米的區(qū)域內(nèi)的材料沒(méi)有經(jīng)過(guò)折射率調(diào)制。這樣可以使入射的光信號(hào)和反射的熒光信號(hào)在纖芯I內(nèi)傳輸?shù)酶h(yuǎn)。
本實(shí)施例中，其余部分的結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和工作原理均與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3如圖4所示，本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同的是在1X2光耦合器11的和光探測(cè)器模塊10之間安置有光濾波器12。優(yōu)選的，所述的光濾波器12是濾除光源模塊10發(fā)出的光信號(hào)的窄帶濾波器。這樣，入射光在傳感光纖6內(nèi)傳輸時(shí)所產(chǎn)生的后向散射瑞利光信號(hào)不能通過(guò)光濾波器12而不會(huì)進(jìn)入光探測(cè)模塊12內(nèi)，減少了噪音信號(hào)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:包括傳感光纖(6)、光源模塊(9)、光探測(cè)器模塊(10)和控制處理模塊(5)，所述光源模塊(9)通過(guò)光纖與1X2光耦合器(11)的2 口中的一端連接，1X2光耦合器(11)的2 口中的另一端與光探測(cè)器模塊(10)通過(guò)光纖連接，1X2光耦合器(11)的I 口端與傳感光纖(6)的一端連接，所述傳感光纖(6)的另一端安置有用于消除干擾的光信號(hào)的反射光消除裝置(7)，所述控制處理模塊(5)分別與光源模塊(9)和光探測(cè)器模塊(10)連接，所述控制處理模塊(5)連接有顯示模塊(8);所述傳感光纖(6)包括纖芯⑴和折射率小于纖芯折射率的包層(2)，所述包層⑵內(nèi)添加有熒光摻雜劑，且包層(2)內(nèi)材料的折射率經(jīng)調(diào)制形成光柵(15)，所述傳感光纖(6)的包層(2)外還設(shè)置有一層折射率小于包層(2)折射率的外包層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:所述1X2光耦合器11的和光探測(cè)器模塊10之間安置有光濾波器12，所述光濾波器12是濾除光源模塊10發(fā)出的光信號(hào)的窄帶濾波器，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:所述反射光消除裝置(7)是將傳感光纖(6)的一端浸泡在裝有匹配液中的容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，其特征在于:所述反射光消除裝置(7)是用于將傳感光纖(6)的另一端纏繞為直徑小于20毫米的一圈或一圈以上并固定的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型熒光光纖光柵傳感裝置，包括傳感光纖、光源模塊、光探測(cè)器模塊和控制處理模塊，光源模塊通過(guò)光纖與1×2光耦合器的2口中的一端連接，1×2光耦合器的2口中的另一端與光探測(cè)器模塊通過(guò)光纖連接，1×2光耦合器的1口端與傳感光纖的一端連接，傳感光纖的另一端安置有用于消除干擾的光信號(hào)的反射光消除裝置，控制處理模塊分別與光源模塊和光探測(cè)器模塊連接，控制處理模塊連接顯示模塊；傳感光纖包括纖芯和包層，包層內(nèi)添加有熒光摻雜劑，包層內(nèi)材料的折射率經(jīng)調(diào)制形成光柵，傳感光纖的包層外設(shè)置外包層。該新型熒光光纖光柵傳感裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、有效性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低，便于推廣使用。
文檔編號(hào)G01D5/353GK103148877SQ20111040320
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者杜兵 申請(qǐng)人:西安金和光學(xué)科技有限公司