光纖光柵解調(diào)儀和光纖傳感分析儀

光纖光柵傳感器可對(duì)溫度或者應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量，具有體積小、靈敏度高、本質(zhì)安全、抗電磁干擾、準(zhǔn)分布測(cè)量、可批量生產(chǎn)和便于組網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)，已在火災(zāi)監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和石化安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

光纖光柵解調(diào)儀，在公司內(nèi)部也被叫做儀表，還被叫做信號(hào)處理器，它的工作原理大致是這樣的，由儀表內(nèi)部輸出特定的光信號(hào)到帶有傳感器的光路中去，當(dāng)傳感器外界的被檢測(cè)量(比如說溫度)發(fā)生一定的變化時(shí)(比如說溫度升高一定的度數(shù))，相應(yīng)的傳感器的光學(xué)特性就會(huì)跟著也發(fā)生了一定的改變，使得從該傳感器返射回儀表的光信號(hào)的某些參數(shù)也發(fā)生了相應(yīng)的改變，這時(shí)儀表就會(huì)把接收到的光信號(hào)加以處理后，與事先設(shè)定好的閾值做對(duì)比，一旦超出設(shè)定的范圍，儀表馬上就會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)，或是開啟報(bào)警器，或是上傳數(shù)據(jù)等。

光纖光柵的折射率空間分布周期隨外部因素(如溫度、應(yīng)變等)發(fā)生變化，引起反射光的中心波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)，因此對(duì)光纖光柵的解調(diào)主要采用波長(zhǎng)解調(diào)法。目前主要的光纖光柵傳感器解調(diào)方法有：非平衡馬赫曾德干涉解調(diào)法、光譜分析儀解調(diào)法、可調(diào)諧濾波器解調(diào)法和掃描激光解調(diào)法。非平衡馬赫曾德干涉解調(diào)法是利用臂長(zhǎng)不同的馬赫曾德干涉儀將光纖光柵傳感器反射光的波長(zhǎng)變化轉(zhuǎn)化為參考臂輸出光和測(cè)量臂輸出光之間的相位差變化，通過測(cè)量相位差即可確定光纖光柵的波長(zhǎng)漂移量。這種解調(diào)方法具有較高的靈敏度和分辨率，但干涉儀本身容易受到外界溫度和震動(dòng)等因素干擾，產(chǎn)生較大誤差。光譜分析儀解調(diào)法、可調(diào)諧濾波器解調(diào)法和掃描激光解調(diào)法的實(shí)質(zhì)都是通過色散分光或者波長(zhǎng)掃描的方式獲得光柵反射光的光譜，通過尋峰算法計(jì)算出峰值對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)，再根據(jù)標(biāo)定的線性方程解調(diào)出溫度或者應(yīng)變量。這些基于光譜測(cè)量的波長(zhǎng)解調(diào)法具有解調(diào)精度高、不受光源功率和光路損耗變化影響、可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布復(fù)用測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，是目前光纖光柵傳感器在工程應(yīng)用中的主流解調(diào)技術(shù)。

光纖光柵解調(diào)主機(jī)內(nèi)部光源模塊將光信號(hào)通過光纜發(fā)送至光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器再將采集到的實(shí)時(shí)信息反射給光纖光柵解調(diào)主機(jī)，并進(jìn)行解調(diào)處理從而得到傳感器采集的溫度和應(yīng)變信息。光纖光柵解調(diào)主機(jī)能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的數(shù)值超限時(shí)，主機(jī)可以輸出超溫報(bào)警、超應(yīng)變報(bào)警信號(hào)，以告知相關(guān)維修人員去故障地及時(shí)搶修處理。

光纖光柵的隧道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能：

(1)隧道溫度監(jiān)測(cè)，快速、精確、實(shí)時(shí)地測(cè)量隧道內(nèi)溫度的變化，異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警；

(2)隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)測(cè)量隧道內(nèi)壁的受壓及形變情況，出現(xiàn)異常時(shí)報(bào)警；

(3)軌道結(jié)構(gòu)變化規(guī)律分析，預(yù)防安全事故的發(fā)生；

(4)報(bào)警功能，根據(jù)設(shè)置的每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度、應(yīng)變(壓力)報(bào)警門限值，進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷進(jìn)行報(bào)警；

(5)顯示功能，進(jìn)行圖形化標(biāo)注顯示；

(6)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)回放功能，當(dāng)需要進(jìn)行歷史信息追溯時(shí)，可對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行回放分析；

(7)支持多種數(shù)據(jù)上傳方式。

光纖光柵的隧道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有如下的特點(diǎn)：

(1)靈敏度高，而且由于光纖本身的特性，測(cè)量信號(hào)在傳輸過程中基本無損耗發(fā)生，也基本不受外界信號(hào)干擾，從而獲得很高的靈敏度。

(2)傳感參量多，在一根光纖上可以制成傳感不同物理量的傳感器。

(3)適應(yīng)性強(qiáng)，采用光纖作為信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)和傳感元件，能夠抗電磁干擾，防雷擊、防水防潮，同時(shí)耐高低溫、耐水火、耐高壓、耐腐蝕化學(xué)性能穩(wěn)定。適用于長(zhǎng)時(shí)間潮濕、高溫和易燃、易腐、易爆、強(qiáng)電磁干擾等較惡劣的環(huán)境中測(cè)量。

(4)安全性好，光纖傳感器是具有本質(zhì)安全的特點(diǎn)。故應(yīng)用于測(cè)量中時(shí)，不存在漏電及電擊等安全隱患。

(5)使用壽命長(zhǎng)，它具有相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器更強(qiáng)的耐久性。