Device for determining temperature and deformation in an optical fiber

• Main Authors: GOERLICH, STEFFEN, ECKE, WOLFGANG, BELKE, SIEGFRIED
• Format: Patent
• Language: English; French; German
• Published: 17.11.1999
• Edition: 6
• Subjects: ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVEREDIN A SINGLE OTHER SUBCLASS; COLORIMETRY; MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT,POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRA-RED,VISIBLE OR ULTRA-VIOLET LIGHT; MEASURING; MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MEASURING QUANTITY OF HEAT; MEASURING TEMPERATURE; PHYSICS; RADIATION PYROMETRY; TARIFF METERING APPARATUS; TESTING; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur simultanen optischen Bestimmung von Temperatur und Dehnungsschwingungen einer optischen Faser für eine präzise Ermittlung der Änderungen von Umgebungseinflüssen und/oder Faserbelastungen. Die Aufgabe der Erfindung, die zwei unterschiedlichen Meßaufgaben der absoluten Messung einer stationären Größe, wie der Temperatur, und der relativen, hochauflösenden Messung schnell veränderlicher Größen von Schwingungsvorgängen mit vergleichbarer Genauigkeit in einer einzigen optischen Anordnung zu realisieren, wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein Spektrometer (6) mit einem abbildenden, spektral dispersiven Element (63) verwendet wird, wobei ein erstes Eingangslichtbündel (61) bezüglich des dispersiven Elements (63) so angeordnet ist, daß das am dispersiven Element (63) spektral zerlegte Licht auf eine erste zeilenförmige Empfängeranordnung (64) abgebildet wird und ein zusätzliches zweites Eingangslichtbündel (62) auf das dispersive Element (63) im Spektrometer (6) gerichtet ist, dessen spektral zerlegtes Licht auf eine zur ersten parallele zweite lineare Empfängeranordnung (65) fällt, beiden Eingangslichtbündeln (61; 62) Licht von einer breitbandigen Lichtquelle (1), das von mindestens zwei optischen Fasergittern (41; 42) mit verschiedenen mittleren Wellenlängen reflektiert wurde, zugeführt wird und mindestens im Lichtweg des zweiten Eingangslichtbündels (62) vor der spektralen Zerlegung mittels des dispersiven Elements (63) eine Interferometeranordnung (5) mit Phasenmodulation und unterschiedlichen Armlängen vorhanden ist, deren Auswertung über die zweite Empfängeranordnung (65) mittels Phasendemodulationsmodulen (72) bezüglich relativer Änderungen der Bragg-Wellenlängen erfolgt, während ein CCD-Auswertemodul (71) zur Bestimmung der absoluten Bragg-Wellenlängen der optischen Fasergitter (4) der ersten Empfängeranordnung (64) nachgeordnet ist. The arrangement uses an optical spectral analyzer to identify different Bragg wavelengths of optic fiber grating (41,42)and determines absolute physical values, temperature, from Bragg wave lengths mean wave length The arrangement uses an optical spectral analyzer, a spectrometer (6), with input pencil of light (61) arranged so that spectrally dispersed light at the dispersive element (63) is imaged onto a first line shaped receiver (64). A second pencil of light is aimed at the dispersive element (63) in the spectrometer, so that spectrally dispersed light falls on linear receiver (65) that is parallel to first receiver. There is an interferometer in the light path of the second pencil of light (62). A signal processing module (71) determines the absolute Bragg wave lengths of the optical fiber grid and hence temperature value. A phase demodulation module (72) is used to evaluate interferometer signals to determine relative changes of Bragg wavelengths of optical fiber and determine changing amounts.