基于波长解调的光纤温度传感器

摘要

本发明公开了一种基于波长解调的光纤温度传感器，由宽谱光源、光纤耦合器、起偏器，保偏光纤环，温度传感头，F-P可调滤波器、光电探测器、模数转换器和信号处理器组成；宽谱光源的尾纤与光纤耦合器的A端熔接；光纤耦合器的B端与起偏器的入纤熔接，光纤耦合器的C端与F-P可调滤波器的E端熔接；起偏器的尾纤与保偏光纤环的一端熔接；保偏光纤环的另一端与温度传感头熔接；F-P可调滤波器的G端与光电探测器的输入端熔接，光电探测器的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与信号处理器的输入端相连，信号处理器的波形输出端与F-P可调滤波器的F端相连，信号处理器的温度输出端用于输出温度值T。在光纤耦合器与光电探测器之间连接有F-P可调滤波器能够代替光谱仪来获取光谱简化了测试操作步骤，有利于信号信息的处理，使其更趋向于实用化。本发明温度传感器的输出温度值T与空间频率f_λ之间为线性关系，可以简单方便地在信号处理器中完成温度的解算。

主权项

1、一种基于波长解调的光纤温度传感器，其特征在于：由宽谱光源、光纤耦合器、起偏器，保偏光纤环，温度传感头，F-P可调滤波器、光电探测器、模数转换器和信号处理器组成；宽谱光源的尾纤与光纤耦合器的A端熔接；光纤耦合器的B端与起偏器的入纤熔接，光纤耦合器的C端与F-P可调滤波器的E端熔接；起偏器的尾纤与保偏光纤环的一端熔接；保偏光纤环的另一端与温度传感头熔接；F-P可调滤波器的G端与光电探测器的输入端熔接，光电探测器的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与信号处理器的输入端相连，信号处理器的波形输出端与F-P可调滤波器的F端相连，信号处理器的温度输出端用于输出温度值T；所述信号处理器内存储有波长-温度关系模块，该波长-温度关系模块由锯齿波产生单元、傅立叶变换单元和温度解算单元构成；所述F-P可调滤波器用于接收光纤耦合器输出的光谱信息F₀，其在信号处理器中的锯齿波产生单元产生的锯齿波形信号N的控制下，对光谱信息F₀进行滤波处理后输出光强信息f给光电探测器；光电探测器对接收的光强信息f进行光电转换后输出电信号D₀给模数转换器；模数转换器对接收的电信号D₀进行模数转换后输出数字电信号D给信号处理器；信号处理器对接收的数字电信号D先进入傅立叶变换单元中进行傅立叶变换处理获得空间频率f_λ，然后空间频率f_λ进入温度解算单元中依据温度模型M得到输出温度值T；所述温度模型$M=\frac{{\lambda }^2}{2{\mathrm{LC}}_1}{f}_{\lambda }-\frac{C_2}{C_1}$中f_λ表示空间频率，λ表示宽谱光源出射光的中心波长，L代表温度传感头的长度，C₁、C₂表示温度传感头的所选取保偏光纤的温度系数，且C₁≠C₂。