探詢器

探詢器是一款實用的產品。探詢器能根據接收到的回傳信號來識別信息。在工業上有很大的套用。

基本介紹

• 中文名：探詢器
• 外文名：Interrogator

套用舉例

英國為了識別返航的飛機，就在盟軍的飛機上裝備了一個無線電收發器，進而當控制塔上的探詢器向返航的飛機發射一個詢問信號後，飛機上的收發器接收到這個信號後，回傳一個信號給探詢器，探詢器根據接收到的回傳信號來識別敵我。

探詢方法

由於光纖布拉格光柵可以被植入不同的特定反射波長，所以可以利用它來實現良好的波分復用 (WDM) 技術。這個特性使得可以在一條長距離的獨立光纖上，以菊花鏈的形式連線多個不同的擁有特定布拉格波長的感測器。波分復用技術在可用的光學廣譜中為每一個FBG感測器分配了一個特定的波長範圍供其使用。由於光纖布拉格光柵固有的波長特性，就算在傳輸過程中由於光纖介質的彎曲和傳輸造成了光強的損耗和衰減，感測器測得的結果也仍然能夠保持準確。

一般的FBG感測器會擁有幾個納米的工作波長範圍，所以光學探詢器必須能夠完成解析度為幾個皮米甚至更小的測量 – 一個相當小的量級。探詢FBG光柵感測器可以有幾種方法。干涉計是通常運用的實驗室設備，它可以提供相當高解析度的光譜分析。但是，這些儀器一般來說非常昂貴，體積龐大並且不夠堅固，所以在一些涉及各種結構的現場監測的套用中，如風機葉片，橋樑，水管以及大壩等環境的監測中，這些儀器都不適用。

同一條光纖上掛接的每一個FBG感測器須有其獨立的工作波長範圍

一種更加堅固的方法是引入了電荷耦合器件 (charge-coupled device - CCD) 以及固定的分散性單元，一般是指波長位置轉換。

在這種方法中，會用一個廣譜的光源照射FBG感測器 (或者一系列FBG感測器)。這些反射光束會通過一個分散性單元，分散性單元會將波長不同的反射光束分別分配到電荷耦合器件(CCD)表面不同的位置上去。

使用波長位置轉換法探詢FBG光學感測器

這種方法可以快速並且同時地對掛接在光纖上的所有FBG感測器進行測量，但是它只提供了非常有限的解析度以及信噪比 (SNR)。舉例來說，如果我們希望在80納米的波長範圍中實現1皮米的解析度，那么我們需要一個包含80,000個像素點的線性CCD器件，這個像素指標已經比目前在市面上能夠找到的最好的線性CCD器件 (截至2010年7月) 的指標高出了10倍以上。另外，因為廣譜光源的能量是被分散到一個很廣的波長範圍中，所以FBG反射光束的能量會非常小，有時候甚至會給測量帶來困難。
目前最流行的方法是利用一個可調法珀濾波器來創造一束具有高能量，並且能夠快速掃頻的雷射源來代替傳統的廣譜的光源。可調的雷射源將能量集中在一個很窄的波長範圍裡面，提供了一個具有很高信噪比的高能量的光源。這種體系結構提供的高光學功率讓使用一條光纖掛載多個光學通道成為可能，這樣就能有效地減少多通道探詢器的成本並且降低系統的複雜度。基於這種可調雷射架構的探詢器可以在一個相對大的波長範圍裡面以很窄的光譜帶進行掃描，另一方面，一台光探測器將與這個掃描同步，測量從FBG感測器反射回來的雷射束。當可調雷射器發射的雷射波長與FBG感測器的布拉格波長吻合的時候，光探測器就能測量到相應的回響。該回響發生的時候可調雷射的波長就對應了此時FBG感測器處測得的溫度以及/或者應變。

用可調雷射源法探詢FBG光學感測器

使用這種方法進行探詢可以達到大概1皮米的精度，對應到傳統FBG感測器的精度即是約1.2微應變(FBG應變感測器)或約0.1攝氏度(FBG溫度感測器)。因為可調雷射源法相對於其它的方法來說具有很高的光學功率，所以這種探詢法還可以適用於光纖長度更大 (超過10千米) 的測量套用中。