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)分布測量、可批量生產(chǎn)和便于組網(wǎng)等優(yōu)勢，已在火災(zāi)監(jiān)測、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和石化安全監(jiān)測等領(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發(fā)生移動(dòng)，因此對(duì)光纖光柵的解調(diào)主要采用波長解調(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)法是利用臂長不同的馬赫曾德干涉儀將光纖光柵傳感器反射光的波長變化轉(zhuǎn)化為參考臂輸出光和測量臂輸出光之間的相位差變化，通過測量相位差即可確定光纖光柵的波長漂移量。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，再根據(jù)標(biāo)定的線性方程解調(diào)出溫度或者應(yīng)變量。這些基于光譜測量的波長解調(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)用測量等優(yōu)勢，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)測數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)，當(dāng)監(jiān)測到的數(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)測系統(tǒng)主要功能：

(1)隧道溫度監(jiān)測，快速、精確、實(shí)時(shí)地測量隧道內(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，實(shí)時(shí)測量隧道內(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)用于測量中時(shí)，不存在漏電及電擊等安全隱患。

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