一種光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的計測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的計測方法。該方法首先通過已有的常規(guī)波長掃描技術(shù)獲取光纖光柵中心波長發(fā)生位移前后的反射譜功率數(shù)組；然后計算兩反射譜功率數(shù)組的粗延遲評價函數(shù)，獲得粗延遲量；而后進(jìn)行精細(xì)延遲評價函數(shù)計算，獲得精細(xì)延遲量；最后由總延遲量直接換算出光纖布拉格光柵反射譜中心波長的位移量。本發(fā)明的特點是通過計算兩反射譜功率數(shù)組延遲量的方法直接計測波長位移量，采用粗延遲計測和精細(xì)延遲計測相結(jié)合的技術(shù)方案，既實現(xiàn)了高精度計測，又減小了運(yùn)算量。本發(fā)明可應(yīng)用到光纖布拉格光柵透射譜中心波長位移以及長周期光纖光柵中心波長位移的計測，因此，本發(fā)明在光纖光柵傳感器領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。
【專利說明】一種光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的計測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖布拉格光柵傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的計測方法
【背景技術(shù)】
[0002]光纖布拉格光柵傳感器在應(yīng)變檢測、壓力傳感等很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，其基本原理是通過檢測光纖布拉格光柵反射譜中心波長的位移實現(xiàn)對傳感物理量的測量。為提高光纖光柵傳感物理量的測量精度，在提高光纖光柵傳感器靈敏度的同時，對光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的檢測精度也提出了更高的測量要求，因此光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的檢測技術(shù)是光纖布拉格光柵傳感器的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]已有的光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的檢測技術(shù)多是先對光纖布拉格光柵反射譜中心波長進(jìn)行檢測，然后計算兩次反射譜中心波長的差值，屬于波長位移的間接測量。目前光纖布拉格光柵反射譜中心波長的檢測方法主要有光譜儀法、PZT掃描跟蹤法、匹配濾波法、可調(diào)諧濾波法、邊緣濾波法等，這些檢測方法的核心是精確測量光纖布拉格光柵反射譜中心波長的數(shù)值。但是由于中心波長絕對數(shù)值的標(biāo)校本來就比較困難，再加上光路噪聲和電路噪聲等干擾的影響，限制了反射譜中心波長位移檢測精度的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種新穎的光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的計測方法，以克服已有技術(shù)的不足。
[0005]研究發(fā)現(xiàn)，光纖布拉格光柵在傳感過程中反射譜形狀基本保持不變，僅是反射譜中心波長發(fā)生位移，因此光纖光柵中心波長的位移體現(xiàn)在其反射譜功率數(shù)組存在延遲量，即光纖光柵中心波長的位移量與其反射譜的延遲量成比例關(guān)系，因此基于光纖布拉格光柵反射譜數(shù)據(jù)的上述特點，通過計測不同反射譜功率數(shù)組的延遲量，就可實現(xiàn)對光纖光柵反射譜中心波長位移的直接計測，從而避免了光纖光柵中心波長絕對數(shù)值的檢測環(huán)節(jié)。
[0006]另外，受到波長掃描步長的限制，常規(guī)波長掃描技術(shù)的波長位移計測精度一般為波長掃描步長的量級，即整數(shù)點的延遲量。為進(jìn)一步提高計測精度，本發(fā)明在常規(guī)波長掃描技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用了粗延遲計測與精細(xì)延遲計測相結(jié)合的技術(shù)方案。粗延遲計測通過相關(guān)處理技術(shù)旨在消除噪聲影響，完成了整數(shù)點級別的延遲量計測；精細(xì)延遲計測通過精細(xì)頻譜相位處理技術(shù)完成了更細(xì)級別的延遲量計測，從而突破了波長掃描步長的限制，實現(xiàn)了高精度的波長位移計測。
[0007]本發(fā)明的步驟如下:
[0008]步驟1:首先采用已有的常規(guī)光纖光柵波長掃描技術(shù)設(shè)置起始掃描波長W1、波長掃描步長Wt和掃描點數(shù)N,并對光纖布拉格光柵反射譜進(jìn)行掃描，即獲得光纖光柵對不同輸入波長的光功率反射值數(shù)組；將光纖光柵中心波長位移前(未發(fā)生位移時)的反射譜功率數(shù)組記為P1 (i)，將光纖光柵中心波長發(fā)生一定位移后的反射譜功率數(shù)組記為P2 (i)，上述i為索引下標(biāo)，其數(shù)值為從I到N的正整數(shù)；
[0009]步驟2:再對上述兩光纖光柵反射譜功率數(shù)組P1 (1)和己(i)進(jìn)行粗延遲評價函
數(shù)札(m)計算，計算公式為
【權(quán)利要求】
1.一種光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的計測方法，其特征在于，該方法的步驟如下: 步驟1:首先采用已有的常規(guī)光纖光柵波長掃描技術(shù)設(shè)置起始掃描波長W1、波長掃描步長Wt和掃描點數(shù)N,并對光纖布拉格光柵反射譜進(jìn)行掃描，即獲得光纖光柵對不同輸入波長的光功率反射值數(shù)組；將光纖光柵中心波長位移前的反射譜功率數(shù)組記為P1(i),將光纖光柵中心波長發(fā)生一定位移后的反射譜功率數(shù)組記為P2(i)，上述i為索引下標(biāo)，其數(shù)值為從I到N的正整數(shù)； 步驟2:再對上述兩光纖光柵反射譜功率數(shù)組P1 (1)和匕(i)進(jìn)行粗延遲評價函數(shù)R1(m)計算，計算公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計測方法，其特征在于，所述步驟1中的光纖光柵傳感器反射譜功率數(shù)組P1 (1)和P2 (i)所對應(yīng)的波長掃描范圍一致，即所述步驟1中的起始掃描波長W1、波長掃描步長Wt和掃描點數(shù)N —致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計測方法，其特征在于，所述的步驟1中的所述波長掃描點數(shù)N應(yīng)為大于100的正整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計測方法，其特征在于，所述的步驟1中的常規(guī)波長掃描技術(shù)為可調(diào)諧窄帶光源法或者可調(diào)諧濾波法。
5.權(quán)利要求1所述的光纖布拉格光柵反射譜中心波長位移的計測方法，應(yīng)用于光纖布拉格光柵透射譜的中心波長位移或者長周期光纖光柵中心波長位移的計測。
【文檔編號】G01D5/353GK103644974SQ201310670827
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】李智忠, 施聞明, 程玉勝, 戴衛(wèi)國 申請人:李智忠