利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術涉及一種利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵(FBG)傳感系統(tǒng)。具體而言，涉及一種如下的利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)：將多個光纖布拉格光柵傳感器星形連接到多路轉(zhuǎn)換器的二次多信道，并將多路轉(zhuǎn)換器的一次信道連接到光波長測定器，從而使由光波長測定器放射的放射光通過多路轉(zhuǎn)換器到達光纖布拉格光柵傳感器，此時，由光纖布拉格光柵傳感器傳感而反射的反射光再通過多路轉(zhuǎn)換器返回光波長測定器，從而測量光波長值，將上述光波長值發(fā)送到PC以在PC按各個光纖布拉格光柵傳感器感知，從而提高精確度產(chǎn)，完全消除錯誤發(fā)生率。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵(FBG)傳感系統(tǒng)。具體而言，將多個光纖布拉格光柵傳感器星形連接(star connection)到多路轉(zhuǎn)換器的二次多信道(secondary multi-channel)，并將多路轉(zhuǎn)換器的一次信道(primary channel)連接到光波長測定器，從而使由光波長測定器放射的放射光通過多路轉(zhuǎn)換器到達光纖布拉格光柵傳感器，此時，由光纖布拉格光柵傳感器傳感而反射的反射光再通過多路轉(zhuǎn)換器返回光波長測定器，從而測量光波長值。雖然光波長測定器無法分辨從各光纖布拉格光柵傳感器反射而測定的光波長值為哪一傳感器的值，但可將上述光波長值發(fā)送到個人計算機以在個人計算機按各個光纖布拉格光柵傳感器感知，從而實現(xiàn)精確度高、錯誤發(fā)生率低的利用光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)傳感器的基于多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)。
技術介紹
船舶包括無數(shù)個艙(tank)。尤其是原油或煉油運輸船包括用于裝載原油的原油艙(cargo tank)、為了維持船舶平衡而裝有水的壓載水艙(ballast water tank)、用于保管各種在用于發(fā)動船舶的主引擎和發(fā)電機引擎等中所使用的燃料油的燃料艙(fuel tank)等各種艙(tank)。若要使船舶順利航運，需要應及時了解船舶中保管的液體(原油、水、燃料等)的水位如何。為此，在船舶設置可測定液體的水位、溫度、壓力等的傳感器。由傳感器測定的值傳遞到船舶的中央控制室并受到監(jiān)控，若所測定的值超過設定值，就會發(fā)出警報音。目前，光纖布拉格光柵傳感器廣泛地使用于諸多產(chǎn)業(yè)領域，但出于光波長測定器的特性，光纖布拉格光柵傳感器之間串聯(lián)連接在一個信道而進行使用，因此具有在其中一個發(fā)生故障或串聯(lián)的光纖電纜斷開的情況下之后的光纖布拉格光柵傳感器不能進行測量的缺點。并且，可串聯(lián)的傳感器的最大數(shù)量也限定在10 20個。基于上述缺點,盡管如此光纖布拉格光柵傳感器具有在壽命或性能上比電氣傳感器、機械傳感器更優(yōu)越的優(yōu)點，但仍無法使用于可監(jiān)控大量傳感器的傳感系統(tǒng)。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術提供一種利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)。利用能夠以星形連接(star conncction)方式而非以串聯(lián)方式將多個傳感器連接起來的多路轉(zhuǎn)換器(multiplexer)來獨立地實現(xiàn)針對個別光纖布拉格光柵傳感器的光波長測定，并將如此測定的光波長值發(fā)送到個人計算機以在個人計算機按各個傳感器進行感知，從而提供精確度高、錯誤發(fā)生率低的使用光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating, FBG)傳感器的利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)。作為解決上述問題的技術方案，本專利技術提供一種利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)，包括光波長測定器，放射出放射光并接受反射光，分析上述放射光和上述反射光的光譜來測定光波長；以及多個光纖布拉格光柵傳感器，接受上述放射光而隨著環(huán)境變量以不同的折射率產(chǎn)生反射光，上述光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的特征在于，包括多路轉(zhuǎn)換器，其與上述多個光纖布拉格光柵分別星形連接，并與上述多個光纖布拉格光柵傳感器分別對應地依次生成傳遞上述放射光和上述反射光的光程，測量處理部，其基于在上述光波長測定器測定的光波長來測量并監(jiān)視上述環(huán)境變量；上述多個光纖布拉格光柵傳感器還包括基準光纖布拉格光柵傳感器，該基準光纖布拉格光柵傳感器用于引導測量處理部感知測量開始時刻。本專利技術的利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)傳感系統(tǒng)具有如下效果可利用能夠以星形連接(star conncction)方式而非以串聯(lián)方式連接多個傳感器的多路轉(zhuǎn)換器(mutiplexer)來測定光波長，并將如此測定的光波 長值發(fā)送到個人計算機以在個人計算機按各個傳感器進行感知，從而提高光纖布拉格光柵傳感器的精確度并完全消除錯誤發(fā)生率。附圖說明圖I是表不本專利技術的一實施例的利用光纖布拉格光柵傳感器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的結(jié)構圖。圖2是表不光纖布拉格光柵的傳感器的光纖布拉格光柵結(jié)構的結(jié)構圖。圖3是表示本專利技術另一個實施例的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的結(jié)構圖。圖4是具體表示如圖3所示的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的結(jié)構圖。圖5是用于說明開關控制部的動作的時序圖。具體實施例方式下面，通過實施例更詳細地對本專利技術進行說明。這些實施例只限于例示本專利技術，本專利技術的權利保護范圍不限制于這些實施例。圖I是表示本專利技術的一實施例的串聯(lián)連接并利用光纖布拉格光柵傳感器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的結(jié)構圖。如圖I所75,光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)包括多個光纖布拉格光柵傳感器1，隨著環(huán)境變量以不同的折射率生成反射光；光波長測定器2,其向多個光纖布拉格光柵傳感器I放射出放射光并接受由光纖布拉格光柵傳感器I生成的反射光，來測定光波長；以及測量處理部3，其基于在光波長測定器測定的光波長來測量并監(jiān)視環(huán)境變量。多個光纖布拉格光柵傳感器I經(jīng)由光纖電纜串聯(lián)連接。光纖布拉格光柵傳感器I隨著應變、溫度及壓力等環(huán)境變量以不同的折射率生成反射光。光纖布拉格光柵傳感器I又被稱為光纖布拉格光柵陣列型傳感器，是一種以規(guī)定的長度將多個光纖布拉格光柵刻到一根光纖之后利用從各格柵反射的光的波長因溫度、強度等環(huán)境變量而異的特性的傳感器。通常，為了使纖芯的折射率大于包層的折射率，而在纖芯中添加鍺(Ge)，如果向纖芯照射強紫外線，鍺的結(jié)合結(jié)構變形的同時光纖的折射率發(fā)生變化。與電氣傳感器、機械傳感器相比，上述光纖布拉格光柵傳感器I具有以下優(yōu)點第一、完全不受電磁感應的影響，因此信號沒有雜音，由此，測定值的可靠性與測量精密度優(yōu)異；第二、可在一根光纖上串聯(lián)連接最多30個左右的傳感器，因此可測量多個環(huán)境變量;第三、與電氣傳感器相比，光纖布拉格光柵傳感器I可將測定距離延長10倍，約延長至數(shù)十千米以上；第四、不受雷電影響，在高電壓、強磁場環(huán)境中也可以使用；第五、不腐蝕,耐久性高,沒有起火危險，因此也可在危險區(qū)域(hazardous area)安全使用；第六、傳感器壽命是半永久性的，不需要每年都進行傳感器校準(calibration)；第七、用光纖電纜將光波長測定器2與各光纖布拉格光柵傳感器I之間熔接起來，因此與電線相比，不發(fā)生接觸不良等問題。 基于上述優(yōu)點，與現(xiàn)有的電氣傳感器、物理傳感器相比，本實施例的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的精確度更高、錯誤發(fā)生率更少。另一方面，上述光波長測定器2對由該光波長測定器2放射而傳遞到光纖布拉格光柵傳感器I的放射光的光譜和由光纖布拉格光柵傳感器I生成的反射光的光譜進行比較，來測定光波長。為此，光波長測定器2包括產(chǎn)生放射光的光源和用于接受反射光的光接受部。測量處理部3計算從光波長測定器2傳遞的測定結(jié)果，基于此，將環(huán)境變量映射到監(jiān)視器。為此，測量處理部3包括數(shù)據(jù)處理能力優(yōu)秀的電腦。圖2表不光纖布拉格光柵I的光纖布拉格光柵結(jié)構，由此可以確認到，在包層12包覆纖芯11的狀態(tài)下，在纖芯11配置有多個光纖布拉格光柵13。光纖布拉格光柵13只反射15滿足布拉格條件的波長的光，使其余波長的光透過14。如上所述的一實施例的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)米用光纖布拉格光柵傳感器I而不采用電氣傳感器或機械傳感器，因此能本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種利用多信道用多路轉(zhuǎn)換器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)，包括：光波長測定器，放射出放射光并接受反射光，分析上述放射光和上述反射光的光譜來測定光波長；以及多個光纖布拉格光柵傳感器，接受上述放射光而隨著環(huán)境變量以不同的折射率產(chǎn)生反射光，上述光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的特征在于，包括：多路轉(zhuǎn)換器，其與上述多個光纖布拉格光柵傳感器分別星形連接，并與上述多個光纖布拉格光柵傳感器分別對應地依次生成傳遞上述放射光和上述反射光的光程，測量處理部，其基于在上述光波長測定器測定的光波長來測量并監(jiān)視上述環(huán)境變量；上述多個光纖布拉格光柵傳感器還包括基準光纖布拉格光柵傳感器，該基準光纖布拉格光柵傳感器用于引導測量處理部感知測量開始時刻。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黃承燁，
申請(專利權)人：環(huán)球海事工程株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：