基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置及其工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置及其工作方法，光纖傳感裝置包括控制處理模塊以及與之連接的光源模塊和探測(cè)模塊，控制處理模塊控制光源模塊發(fā)出光信號(hào)并通過2X2耦合器耦合進(jìn)光纖環(huán)內(nèi)，在光纖環(huán)上安置有光放大器，光放大器接控制電源，控制電源與控制處理模塊連接，2X2耦合器的一支出口接探測(cè)模塊；其工作方法包括以下步驟：通過監(jiān)測(cè)維持光信號(hào)在光纖環(huán)內(nèi)維持穩(wěn)定循環(huán)的、光放大器消耗的功率來確定待測(cè)物理量的大小。本發(fā)明的裝置將待測(cè)物理量的變化與光放大器的消耗功率相對(duì)應(yīng)，從而不需要較高的測(cè)試速度，降低了對(duì)測(cè)試裝置的要求，使系統(tǒng)成本大幅度降低，同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用效果好，成本低，精度高，工作方法簡(jiǎn)單。
【專利說明】基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖傳感裝置及工作方法，尤其是涉及一種基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]“腔環(huán)降”是近年來在光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域發(fā)展的一種新技術(shù)，在微量物質(zhì)和元素的探測(cè)方面顯示出了突出的性能。如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2828070.9《基于光纖的腔環(huán)降光譜裝置》中給出了一種檢測(cè)氣體或液體中微量物質(zhì)的裝置，通過將光信號(hào)耦合進(jìn)入閉合的無源光纖環(huán)、并將光纖環(huán)的部分暴露于氣體或液體樣品中，然后檢測(cè)該閉合的無源光纖內(nèi)諧振的一部分輻射的衰減情況，來推測(cè)出待測(cè)的物理量。由于從光纖環(huán)內(nèi)輻射出的光信號(hào)衰減時(shí)間較短，在I微秒以內(nèi)，所以需要較高速的儀器，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置及其工作方法，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且使用效果好，同時(shí)成本低，精度高，工作方法簡(jiǎn)單。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置，其特征在于:包括控制處理模塊、光源模塊、探測(cè)模塊、光纖環(huán)、2X2耦合器、光放大器和控制電源，所述控制處理模塊與光源模塊相連接且控制光源模塊每隔固定的時(shí)間間隔發(fā)出光信號(hào)，所述光源模塊通過2X2耦合器與光纖環(huán)相連接且將光源模塊所發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)內(nèi)，所述2X2耦合器的一支出口與探測(cè)模塊相連接且通過探測(cè)模塊捕獲光信號(hào)，所述探測(cè)模塊還與控制處理模塊相連接且將所獲取的光信號(hào)傳遞給控制處理模塊由控制處理模塊進(jìn)行分析處理，所述光放大器設(shè)置在光纖環(huán)上且用于將光纖環(huán)內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)進(jìn)行放大，所述光放大器還與控制電源相連接，所述控制電源還與控制處理模塊且通過控制處理模塊對(duì)其功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述光放大器為半導(dǎo)體光放大器、摻鉺光纖放大器或拉曼光纖放大器。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種基于環(huán)形諧振腔光纖傳感裝置的工作方法，其特征在于該方法包括以下步驟:光源模塊每隔固定的時(shí)間間隔就發(fā)出的光信號(hào)且發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)內(nèi)，當(dāng)光纖環(huán)上未施加待測(cè)物理量時(shí)，光源模塊發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)只能維持較短的時(shí)間，其維持的時(shí)間可以通過探測(cè)模塊捕獲的2X2耦合器耦合出的光信號(hào)獲得，控制處理模塊通過調(diào)節(jié)控制電源的功率使光放大器適當(dāng)?shù)姆糯笤诠饫w環(huán)內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)，并使該光信號(hào)維持穩(wěn)定，不增加也不減少，也就是一種平衡狀態(tài)，并記錄下該時(shí)刻的功率值，此時(shí)的電流為初始功率值；當(dāng)在光纖環(huán)上施加有物理量時(shí)，則由于衰減的原因，光信號(hào)不能持續(xù)在光纖環(huán)內(nèi)的穩(wěn)定，這時(shí)再次控制處理模塊通過調(diào)節(jié)控制電源的功率使光放大器適當(dāng)?shù)姆糯笤诠饫w環(huán)內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)，并使該光信號(hào)維持穩(wěn)定，并記錄下此時(shí)的控制電源的功率值，該值與初始功率值和事先標(biāo)定的與物理量對(duì)應(yīng)的功率值比對(duì)計(jì)算后，可得出待測(cè)物理量的大小。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0007]1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)合理且使用效果好。
[0008]2、原有的“腔環(huán)降”測(cè)試裝置需要在I微秒內(nèi)捕捉較多的數(shù)據(jù)，其對(duì)測(cè)試裝置要求較高，導(dǎo)致成本的升高，本發(fā)明的裝置將待測(cè)物理量的變化與光放大器的消耗功率相對(duì)應(yīng)，從而不需要較高的測(cè)試速度，降低了對(duì)測(cè)試裝置的要求，使本發(fā)明的系統(tǒng)成本大幅度降低。
[0009]3、本發(fā)明成本低，精度高，工作方法簡(jiǎn)單。
[0010]下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖標(biāo)記說明:
[0013]I一控制處理模塊；2—光源模塊； 3—探測(cè)模塊；
[0014]4一光纖環(huán)；5—2X2稱合器；6—光放大器；
[0015]7—控制電源。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，一種基 于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置，包括控制處理模塊1、光源模塊2、探測(cè)模塊3、光纖環(huán)4、2X2稱合器5、光放大器6和控制電源7,所述控制處理模塊I與光源模塊2相連接且控制光源模塊2每隔固定的時(shí)間間隔發(fā)出光信號(hào)，所述光源模塊2通過2X2 f禹合器5與光纖環(huán)4相連接且將光源模塊2所發(fā)出的光信號(hào)I禹合進(jìn)入光纖環(huán)4內(nèi)，所述2X2耦合器5的一支出口與探測(cè)模塊3相連接且通過探測(cè)模塊3捕獲光信號(hào)，所述探測(cè)模塊3還與控制處理模塊I相連接且將所獲取的光信號(hào)傳遞給控制處理模塊I由控制處理模塊I進(jìn)行分析處理，所述光放大器6設(shè)置在光纖環(huán)4上且用于將光纖環(huán)4內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)進(jìn)行放大，所述光放大器6還與控制電源7相連接，所述控制電源7還與控制處理模塊I且通過控制處理模塊I對(duì)其功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述光放大器6為半導(dǎo)體光放大器、摻鉺光纖放大器或拉曼光纖放大器。
[0017]一種基于環(huán)形諧振腔光纖傳感裝置的工作方法，包括以下步驟:光源模塊2每隔固定的時(shí)間間隔就發(fā)出的光信號(hào)且發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)4內(nèi)，當(dāng)光纖環(huán)4上未施加待測(cè)物理量時(shí)，光源模塊2發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)4只能維持較短的時(shí)間，其維持的時(shí)間可以通過探測(cè)模塊3捕獲的2X2耦合器5耦合出的光信號(hào)獲得，控制處理模塊I通過調(diào)節(jié)控制電源7的功率使光放大器6適當(dāng)?shù)姆糯笤诠饫w環(huán)4內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)，并使該光信號(hào)維持穩(wěn)定，不增加也不減少，也就是一種平衡狀態(tài)，并記錄下該時(shí)刻的功率值，此時(shí)的電流為初始功率值；當(dāng)在光纖環(huán)4上施加有物理量時(shí)，則由于衰減的原因，光信號(hào)不能持續(xù)在光纖環(huán)4內(nèi)的穩(wěn)定，這時(shí)再次控制處理模塊I通過調(diào)節(jié)控制電源7的功率使光放大器6適當(dāng)?shù)姆糯笤诠饫w環(huán)4內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)，并使該光信號(hào)維持穩(wěn)定，并記錄下此時(shí)的控制電源7的功率值，該值與初始功率值和事先標(biāo)定的與物理量對(duì)應(yīng)的功率值比對(duì)計(jì)算后，可得出待測(cè)物理量的大小。
[0018]本發(fā)明是通過監(jiān)測(cè)維持光信號(hào)在光纖環(huán)內(nèi)維持穩(wěn)定循環(huán)的、光放大器消耗的功率來確定待測(cè)物理量的大小，本裝置成本低，精度高。
[0019]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】
1.一種基于環(huán)形諧振腔的光纖傳感裝置，其特征在于:包括控制處理模塊(I)、光源模塊(2)、探測(cè)模塊(3)、光纖環(huán)(4)、2X2耦合器(5)、光放大器(6)和控制電源(7)，所述控制處理模塊(I)與光源模塊(2 )相連接且控制光源模塊(2 )每隔固定的時(shí)間間隔發(fā)出光信號(hào)，所述光源模塊(2)通過2X2耦合器(5)與光纖環(huán)(4)相連接且將光源模塊(2)所發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)(4)內(nèi)，所述2X2耦合器(5)的一支出口與探測(cè)模塊(3)相連接且通過探測(cè)模塊(3 )捕獲光信號(hào)，所述探測(cè)模塊(3 )還與控制處理模塊(I)相連接且將所獲取的光信號(hào)傳遞給控制處理模塊(I)由控制處理模塊(I)進(jìn)行分析處理，所述光放大器(6)設(shè)置在光纖環(huán)(4 )上且用于將光纖環(huán)(4 )內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)進(jìn)行放大,所述光放大器(6 )還與控制電源(7 )相連接，所述控制電源(7 )還與控制處理模塊(I)且通過控制處理模塊(I)對(duì)其功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述光放大器(6)為半導(dǎo)體光放大器、摻鉺光纖放大器或拉曼光纖放大器。
2.一種按照權(quán)利要求1所述基于環(huán)形諧振腔光纖傳感裝置的工作方法，其特征在于該方法包括以下步驟:光源模塊(2)每隔固定的時(shí)間間隔就發(fā)出的光信號(hào)且發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)(4)內(nèi)，當(dāng)光纖環(huán)(4)上未施加待測(cè)物理量時(shí)，光源模塊(2)發(fā)出的光信號(hào)耦合進(jìn)入光纖環(huán)(4)只能維持較短的時(shí)間，其維持的時(shí)間可以通過探測(cè)模塊(3)捕獲的2X2耦合器(5 )耦合出的光信號(hào)獲得，控制處理模塊(I)通過調(diào)節(jié)控制電源(7 )的功率使光放大器(6)適當(dāng)?shù)姆糯笤诠饫w環(huán)(4)內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)，并使該光信號(hào)維持穩(wěn)定，不增加也不減少，也就是一種平衡狀態(tài)，并記錄下該時(shí)刻的功率值，此時(shí)的電流為初始功率值；當(dāng)在光纖環(huán)(4)上施加有物理量時(shí)，則由于衰減的原因，光信號(hào)不能持續(xù)在光纖環(huán)(4)內(nèi)的穩(wěn)定，這時(shí)再次控制處理模塊(I)通過調(diào)節(jié)控制電源(7)的功率使光放大器(6)適當(dāng)?shù)姆糯笤诠饫w環(huán)(4)內(nèi)循環(huán)的光信號(hào)，并使該光信號(hào)維持穩(wěn)定，并記錄下此時(shí)的控制電源(7)的功率值，該值與初始功率值和事先標(biāo)定的與物理量對(duì)應(yīng)的功率值比對(duì)計(jì)算后，可得出待測(cè)物理量的大小。
【文檔編號(hào)】G01D5/26GK103822650SQ201210469837
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】杜兵 申請(qǐng)人:西安金和光學(xué)科技有限公司