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制冷型恒溫槽在通訊光纖溫度傳感系統(tǒng)的應(yīng)用

08/02

    制冷型恒溫槽在通訊光纖溫度傳感系統(tǒng)的應(yīng)用,其系統(tǒng)是基于光纖拉曼(Raman)散射現(xiàn)象。激光器光源發(fā)出的光脈沖與光纖分子相互作用,發(fā)生散射,散射光有多種類型。

    當(dāng)振動(dòng)基態(tài)的分子被入射光激發(fā)到虛態(tài),然后回到振動(dòng)激發(fā)態(tài)E2,產(chǎn)生能量為h(υ0-υ)的拉曼散射,散射光子的頻率為υ0υ,這種散射稱為斯托克斯(Stokes)散射;另一種是處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)的分子被入射光激發(fā)到虛態(tài),然后回到振動(dòng)基態(tài)E1,產(chǎn)生能量為 h(υ0+υ)的拉曼散射,散射光子的頻率為υ0+υ,這種散射稱為反斯托斯(Anti2Stokes)散 射。Stokes和Anti2Stokes散射光在頻譜圖上的分布大致是對(duì)稱的,Anti2Stokes散射光對(duì)溫度敏感,其強(qiáng)度受溫度調(diào)制 ,而 Stokes 散射光基本上與溫度無關(guān), 兩者光強(qiáng)的比值只與散射區(qū)的溫度有關(guān)。

    因此,通常都將Anti2Stokes拉曼散射用作信號(hào)通道,作為計(jì)算溫度的主要依據(jù)。而Stokes拉曼散射通常被用作參考通道,用來消除噪音等其他因素的影響。檢測(cè)兩者光強(qiáng)的比值,就可以解調(diào)出散射區(qū)的溫度信息,同時(shí)還可以有效地消除光源的不穩(wěn)定以及光纖傳輸過程中的耦合損耗、光纖接頭損耗 、光纖彎曲損耗和光纖傳輸損耗等影響。

   在同步控制模塊的觸發(fā)下,激光器發(fā)出的光在光脈沖調(diào)制器的作用下,形成特定重復(fù)頻率和寬度的脈沖光。脈沖光通過光耦合器連接到恒溫槽和傳感光纖上。在脈沖光的傳輸過程中,不同測(cè)試點(diǎn)的散射光信號(hào)會(huì)有部分沿著傳輸光路返回至光耦合器。光耦合器會(huì)將約50 %的拉曼散射光耦合至光處理子系統(tǒng)。


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