本發(fā)明涉及的是光纖光柵反射譜采集技術(shù)，具體為一種基于多個A/D模塊采樣的高分辨率光纖光柵反射譜采集方法。

背景技術(shù)：

光纖光柵傳感技術(shù)在許多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。在光纖光柵傳感中，為了提高測量精度，必須提高光纖光柵反射譜的測量分辨率，這需要提升解調(diào)系統(tǒng)中核心色散部件，如體光柵、F-P腔（琺珀腔）可調(diào)諧濾波器的光譜分辨率。然而，這些色散部件的光譜分辨率有限，這導(dǎo)致在每一個光纖光柵反射譜中一般只能采集到幾個頻譜數(shù)據(jù)，反射譜峰值位置可能采集不到。因此，在實(shí)際應(yīng)用中往往采用譜線擬合的方法來獲取光纖光柵反射譜的峰值，這限制了系統(tǒng)的測量速率。

基于此，本發(fā)明提出了一種基于多個A/D模塊分時序采集光纖光柵反射譜的快速高分辨率測量方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于多個A/D模塊采樣的高分辨率光纖光柵光譜采集方法，用單片機(jī)控制多個A/D模塊，由單片機(jī)產(chǎn)生時序，按時序分別對法珀腔可調(diào)諧濾波器掃描到的光纖光柵反射譜進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，提高光纖光柵反射譜范圍內(nèi)所采集的頻譜點(diǎn)數(shù)，提高光纖光柵反射譜的分辨率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）搭建實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置主要由寬帶光源、F-P腔可調(diào)諧濾波器、光環(huán)形器、光纖光柵、光電探測器、A/D模塊、STM32單片機(jī)和上位機(jī)組成，寬帶光源連接F-P腔可調(diào)諧濾波器，F(xiàn)-P腔可調(diào)諧濾波器連接光環(huán)形器，光環(huán)形器分別連接光纖光柵、光電探測器，光電探測器分別和若干個A/D模塊連接，A/D模塊連接STM32單片機(jī)，STM32單片機(jī)連接上位機(jī)；

（2）寬帶光源出來的光經(jīng)F-P腔可調(diào)諧濾波器后經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入光纖光柵；

（3）從光纖光柵反射回來的光經(jīng)過光環(huán)形器后進(jìn)入光電探測器；

（4）經(jīng)光電探測器出來的電信號分成N路，每路都經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換后進(jìn)入STM32單片機(jī)；

（5）由STM32單片機(jī)產(chǎn)生每路A/D模塊采樣的時序；

（6）將每路A/D模塊采集到的數(shù)據(jù)按時序組合起來，就可以恢復(fù)光纖光柵反射譜數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：通過采用多個A/D模塊，由單片機(jī)產(chǎn)生時序，用于控制每個A/D模塊的采樣時間，這樣可以用低速A/D模塊實(shí)現(xiàn)光纖光柵反射譜的高速率采樣，從而提高光纖光柵反射譜的分辨率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

其中，1是寬帶光源；2是F-P腔可調(diào)諧濾波器；3是光環(huán)形器；4是光纖光柵；5是光電探測器；6是第1個A/D模塊；7是第2個A/D模塊；8是第N個A/D模塊；9是STM32單片機(jī)；10是上位機(jī)。

圖2是采用4個A/D模塊時采集到的光纖光柵反射譜。

其中，圖2中橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為歸一化功率。

具體實(shí)施方式

可以按照圖1所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）按圖1搭建實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)裝置主要由寬帶光源1、F-P腔可調(diào)諧濾波器2、光環(huán)形器3、光纖光柵4、光電探測器5、A/D模塊(6-8)、STM32單片機(jī)9和上位機(jī)10組成，寬帶光源1連接F-P腔可調(diào)諧濾波器2，F(xiàn)-P腔可調(diào)諧濾波器2連接光環(huán)形器3，光環(huán)形器3分別連接光纖光柵4、光電探測器5，光電探測器5分別和若干個A/D模塊(6-8)連接，A/D模塊(6-8)連接STM32單片機(jī)9，STM32單片機(jī)9連接上位機(jī)10；

（2）寬帶光源出來的光經(jīng)F-P腔（法珀腔）可調(diào)諧濾波器后經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入光纖光柵；

（3）從光纖光柵反射回來的光經(jīng)過光環(huán)形器后進(jìn)入光電探測器；

（4）經(jīng)光電探測器出來的電信號分成N路，每路都經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換后進(jìn)入STM32單片機(jī)；

（5）由單片機(jī)產(chǎn)生每路A/D模塊采樣的時序；

（6）將每路A/D模塊采集到的數(shù)據(jù)按時序組合起來，就可以恢復(fù)光纖光柵反射譜數(shù)據(jù)；

在不增加A/D模塊速率的情況下，增加A/D模塊的數(shù)目，就可以增加光纖光柵反射譜中所采集到的頻譜數(shù)目，采集結(jié)果如圖2所示。結(jié)果顯示，采用多個A/D模塊，在不提高A/D模塊速率的情況下，可以大大提高光纖光柵反射譜的分辨率。

下面結(jié)合附圖1對本方法作詳細(xì)闡述。寬帶光源1出射的光經(jīng)F-P腔可調(diào)諧濾波器2后變成波長隨時間變化的窄帶光信號。窄帶光信號經(jīng)光環(huán)形器3后進(jìn)入光纖光柵4，從光纖光柵4反射回來的光經(jīng)環(huán)形器3后進(jìn)入光電探測器5。從光電探測器5出來的電信號分為N路（N的值取決于所采用的A/D模塊數(shù)目），由每路A/D模塊按時序分別進(jìn)行采樣。第j個A/D模塊采樣時間為t₀+iN/R_a+(j-1)/R_a，其中，i為采樣周期數(shù)，t₀為采樣的起始時刻，R_a為N路實(shí)現(xiàn)的總采樣速率，單路采樣速率為R_a/N。將所有A/D模塊采集到的數(shù)據(jù)按時序組合，可以采集到圖2所示的譜線數(shù)據(jù)。