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1、(10)申请公布号 CN 103822650 A (43)申请公布日 2014.05.28 CN 103822650 A (21)申请号 201210469837.1 (22)申请日 2012.11.19 G01D 5/26(2006.01) (71)申请人 西安金和光学科技有限公司 地址 710075 陕西省西安市高新区高新四路 丹枫国际 B 座 1501 室 (72)发明人 杜兵 (74)专利代理机构 西安创知专利事务所 61213 代理人 谭文琰 (54) 发明名称 基于环形谐振腔的光纤传感装置及其工作方 法 (57) 摘要 本发明公开了一种基于环形谐振腔的光纤传 感装置及其工作方法, 。
2、光纤传感装置包括控制处 理模块以及与之连接的光源模块和探测模块, 控 制处理模块控制光源模块发出光信号并通过 2X2 耦合器耦合进光纤环内, 在光纤环上安置有光放 大器, 光放大器接控制电源, 控制电源与控制处理 模块连接, 2X2 耦合器的一支出口接探测模块 ; 其 工作方法包括以下步骤 : 通过监测维持光信号在 光纤环内维持稳定循环的、 光放大器消耗的功率 来确定待测物理量的大小。本发明的装置将待 测物理量的变化与光放大器的消耗功率相对应, 从而不需要较高的测试速度, 降低了对测试装置 的要求, 使系统成本大幅度降低, 同时结构设计合 理, 使用效果好, 成本低, 精度高, 工作方法简单。。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103822650 A CN 103822650 A 1/1 页 2 1. 一种基于环形谐振腔的光纤传感装置, 其特征在于 : 包括控制处理模块 (1) 、 光源模 块 (2) 、 探测模块 (3) 、 光纤环 (4) 、 2X2 耦合器 (5) 、 光放大器 (6) 和控制电源 (7) , 所述控制 处理模块 (1) 与光源模块 (2) 相连接且控制光源模块 (2) 每隔固定的时间间隔发出光信号。
4、, 所述光源模块 (2) 通过 2X2 耦合器 (5) 与光纤环 (4) 相连接且将光源模块 (2) 所发出的光 信号耦合进入光纤环 (4) 内, 所述 2X2 耦合器 (5) 的一支出口与探测模块 (3) 相连接且通过 探测模块 (3) 捕获光信号, 所述探测模块 (3) 还与控制处理模块 (1) 相连接且将所获取的光 信号传递给控制处理模块 (1) 由控制处理模块 (1) 进行分析处理, 所述光放大器 (6) 设置在 光纤环 (4) 上且用于将光纤环 (4) 内循环的光信号进行放大, 所述光放大器 (6) 还与控制电 源 (7) 相连接, 所述控制电源 (7) 还与控制处理模块 (1) 且。
5、通过控制处理模块 (1) 对其功率 进行调节, 所述光放大器 (6) 为半导体光放大器、 掺铒光纤放大器或拉曼光纤放大器。 2. 一种按照权利要求 1 所述基于环形谐振腔光纤传感装置的工作方法, 其特征在于该 方法包括以下步骤 : 光源模块 (2) 每隔固定的时间间隔就发出的光信号且发出的光信号耦 合进入光纤环 (4) 内, 当光纤环 (4) 上未施加待测物理量时, 光源模块 (2) 发出的光信号耦 合进入光纤环 (4) 只能维持较短的时间, 其维持的时间可以通过探测模块 (3) 捕获的 2X2 耦 合器 (5) 耦合出的光信号获得, 控制处理模块 (1) 通过调节控制电源 (7) 的功率使光。
6、放大器 (6) 适当的放大在光纤环 (4) 内循环的光信号, 并使该光信号维持稳定, 不增加也不减少, 也 就是一种平衡状态, 并记录下该时刻的功率值, 此时的电流为初始功率值 ; 当在光纤环 (4) 上施加有物理量时, 则由于衰减的原因, 光信号不能持续在光纤环 (4) 内的稳定, 这时再次 控制处理模块 (1) 通过调节控制电源 (7) 的功率使光放大器 (6) 适当的放大在光纤环 (4) 内循环的光信号, 并使该光信号维持稳定, 并记录下此时的控制电源 (7) 的功率值, 该值与 初始功率值和事先标定的与物理量对应的功率值比对计算后, 可得出待测物理量的大小。 权 利 要 求 书 CN 。
7、103822650 A 2 1/3 页 3 基于环形谐振腔的光纤传感装置及其工作方法 技术领域 0001 本发明涉及一种光纤传感装置及工作方法, 尤其是涉及一种基于环形谐振腔的光 纤传感装置及其工作方法。 背景技术 0002 “腔环降” 是近年来在光学测量领域发展的一种新技术, 在微量物质和元素的探测 方面显示出了突出的性能。如中国专利申请号为 02828070.9基于光纤的腔环降光谱装 置 中给出了一种检测气体或液体中微量物质的装置, 通过将光信号耦合进入闭合的无源 光纤环、 并将光纤环的部分暴露于气体或液体样品中, 然后检测该闭合的无源光纤内谐振 的一部分辐射的衰减情况, 来推测出待测的物。
8、理量。由于从光纤环内辐射出的光信号衰减 时间较短, 在 1 微秒以内, 所以需要较高速的仪器, 这会导致系统的成本较高。 发明内容 0003 本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足, 提供一种基于环形谐振腔的光纤 传感装置及其工作方法, 其结构简单、 设计合理且使用效果好, 同时成本低, 精度高, 工作方 法简单。 0004 为实现上述目的, 本发明采用的技术方案是 : 一种基于环形谐振腔的光纤传感装 置, 其特征在于 : 包括控制处理模块、 光源模块、 探测模块、 光纤环、 2X2 耦合器、 光放大器和 控制电源, 所述控制处理模块与光源模块相连接且控制光源模块每隔固定的时间间隔发出 光信。
9、号, 所述光源模块通过 2X2 耦合器与光纤环相连接且将光源模块所发出的光信号耦合 进入光纤环内, 所述 2X2 耦合器的一支出口与探测模块相连接且通过探测模块捕获光信 号, 所述探测模块还与控制处理模块相连接且将所获取的光信号传递给控制处理模块由控 制处理模块进行分析处理, 所述光放大器设置在光纤环上且用于将光纤环内循环的光信号 进行放大, 所述光放大器还与控制电源相连接, 所述控制电源还与控制处理模块且通过控 制处理模块对其功率进行调节, 所述光放大器为半导体光放大器、 掺铒光纤放大器或拉曼 光纤放大器。 0005 本发明的另一目的是提供一种基于环形谐振腔光纤传感装置的工作方法, 其特征 。
10、在于该方法包括以下步骤 : 光源模块每隔固定的时间间隔就发出的光信号且发出的光信 号耦合进入光纤环内, 当光纤环上未施加待测物理量时, 光源模块发出的光信号耦合进入 光纤环只能维持较短的时间, 其维持的时间可以通过探测模块捕获的 2X2 耦合器耦合出的 光信号获得, 控制处理模块通过调节控制电源的功率使光放大器适当的放大在光纤环内循 环的光信号, 并使该光信号维持稳定, 不增加也不减少, 也就是一种平衡状态, 并记录下该 时刻的功率值, 此时的电流为初始功率值 ; 当在光纤环上施加有物理量时, 则由于衰减的 原因, 光信号不能持续在光纤环内的稳定, 这时再次控制处理模块通过调节控制电源的功 率。
11、使光放大器适当的放大在光纤环内循环的光信号, 并使该光信号维持稳定, 并记录下此 时的控制电源的功率值, 该值与初始功率值和事先标定的与物理量对应的功率值比对计算 说 明 书 CN 103822650 A 3 2/3 页 4 后, 可得出待测物理量的大小。 0006 本发明与现有技术相比具有以下优点 : 0007 1、 本发明结构简单、 设计合理且使用效果好。 0008 2、 原有的 “腔环降” 测试装置需要在 1 微秒内捕捉较多的数据, 其对测试装置要求 较高, 导致成本的升高, 本发明的装置将待测物理量的变化与光放大器的消耗功率相对应, 从而不需要较高的测试速度, 降低了对测试装置的要求,。
12、 使本发明的系统成本大幅度降低。 0009 3、 本发明成本低, 精度高, 工作方法简单。 0010 下面通过附图和实施例, 对本发明做进一步的详细描述。 附图说明 0011 图 1 为本发明基于环形谐振腔的光纤传感装置的结构示意图。 0012 附图标记说明 : 0013 1控制处理模块 ; 2光源模块 ; 3探测模块 ; 0014 4光纤环 ; 52X2 耦合器 ; 6光放大器 ; 0015 7控制电源。 具体实施方式 0016 如图 1 所示, 一种基于环形谐振腔的光纤传感装置, 包括控制处理模块 1、 光源模 块 2、 探测模块 3、 光纤环 4、 2X2 耦合器 5、 光放大器 6 和。
13、控制电源 7, 所述控制处理模块 1 与 光源模块 2 相连接且控制光源模块 2 每隔固定的时间间隔发出光信号, 所述光源模块 2 通 过 2X2 耦合器 5 与光纤环 4 相连接且将光源模块 2 所发出的光信号耦合进入光纤环 4 内, 所述 2X2 耦合器 5 的一支出口与探测模块 3 相连接且通过探测模块 3 捕获光信号, 所述探 测模块 3 还与控制处理模块 1 相连接且将所获取的光信号传递给控制处理模块 1 由控制处 理模块 1 进行分析处理, 所述光放大器 6 设置在光纤环 4 上且用于将光纤环 4 内循环的光 信号进行放大, 所述光放大器 6 还与控制电源 7 相连接, 所述控制电。
14、源 7 还与控制处理模块 1 且通过控制处理模块 1 对其功率进行调节, 所述光放大器 6 为半导体光放大器、 掺铒光纤 放大器或拉曼光纤放大器。 0017 一种基于环形谐振腔光纤传感装置的工作方法, 包括以下步骤 : 光源模块 2 每隔 固定的时间间隔就发出的光信号且发出的光信号耦合进入光纤环 4 内, 当光纤环 4 上未施 加待测物理量时, 光源模块2发出的光信号耦合进入光纤环4只能维持较短的时间, 其维持 的时间可以通过探测模块 3 捕获的 2X2 耦合器 5 耦合出的光信号获得, 控制处理模块 1 通 过调节控制电源 7 的功率使光放大器 6 适当的放大在光纤环 4 内循环的光信号, 。
15、并使该光 信号维持稳定, 不增加也不减少, 也就是一种平衡状态, 并记录下该时刻的功率值, 此时的 电流为初始功率值 ; 当在光纤环 4 上施加有物理量时, 则由于衰减的原因, 光信号不能持续 在光纤环4内的稳定, 这时再次控制处理模块1通过调节控制电源7的功率使光放大器6适 当的放大在光纤环 4 内循环的光信号, 并使该光信号维持稳定, 并记录下此时的控制电源 7 的功率值, 该值与初始功率值和事先标定的与物理量对应的功率值比对计算后, 可得出待 测物理量的大小。 0018 本发明是通过监测维持光信号在光纤环内维持稳定循环的、 光放大器消耗的功率 说 明 书 CN 103822650 A 4 3/3 页 5 来确定待测物理量的大小, 本装置成本低, 精度高。 0019 以上所述, 仅是本发明的较佳实施例, 并非对本发明作任何限制, 凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 变更以及等效结构变换, 均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。 说 明 书 CN 103822650 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103822650 A 6 。