基于線性工作匹配光柵法的光纖布拉格光柵傳感器信號(hào)解調(diào)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于線性工作匹配光柵法的光纖布 拉格光柵傳感器信號(hào)解調(diào)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖布拉格光柵傳感器由于其靈敏度與精度高、可利用波長編碼實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測量、 可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)或分布式測量等性質(zhì)，是目前使用范圍較廣的一種光纖傳感器，并在光纖通信和 光纖傳感領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注，獲得了極大的發(fā)展。
[0003] 隨著光纖光柵傳感器的應(yīng)用日益廣泛，光纖光柵傳感器信號(hào)解調(diào)技術(shù)作為光纖光 柵傳感應(yīng)用中至關(guān)重要的組成部分，近年來也迅猛發(fā)展著。光纖光柵解調(diào)最直接的方法是 利用光譜儀，這種解調(diào)方法使用方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，體積大，僅適于實(shí)驗(yàn)室使用，無 法滿足動(dòng)態(tài)測量與高分辨力的需求。其它常見的解調(diào)方法主要包括以下幾種：
[0004] 1. 1992年，由A.D. Kersey等人提出了非平衡M-Z干涉法，其實(shí)質(zhì)是利用非平衡 M-Z干涉儀將測量光柵的反射譜中心波長變化量轉(zhuǎn)化為相位變化量，通過檢測干涉儀輸出 的相位信號(hào)，便可得到中心波長的變化信息，提高了系統(tǒng)的靈敏度。但由于M-Z干涉儀易受 外界擾動(dòng)產(chǎn)生誤差，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。
[0005] 2.韓國首爾國立大學(xué)利用環(huán)形鏡濾波器的雙光束干涉原理使其透射光譜函數(shù)為 正弦函數(shù)，用透射譜的線性段作為邊緣濾波器進(jìn)行解調(diào)。高折射環(huán)形鏡的作用是利用環(huán)形 鏡透射光譜和反射光譜的線性段與布拉格反射光進(jìn)行卷積。當(dāng)布拉格光纖光柵傳感器的反 射峰隨著待測物理量的變化出現(xiàn)漂移時(shí)，由于受到邊緣濾波器的調(diào)制，反射峰的強(qiáng)度產(chǎn)生 變化，這種變化可以通過光電接收裝置檢測，通過數(shù)據(jù)處理算出反射峰的漂移，可得到待測 物理量的信息，達(dá)到解調(diào)制的目的。
[0006] 綜上，光纖光柵傳感器的解調(diào)方式多種多樣，基本圍繞著波長、相位和功率解調(diào)等 方法，并利用其傳感信息波長編碼這一特點(diǎn)，最終轉(zhuǎn)化為其反射光譜中心波長的變化，從而 獲取其傳感信息。但目前的常見的方法存在對(duì)環(huán)境要求高、解調(diào)速度慢，解調(diào)分辨力與系統(tǒng) 簡易度不可兼得等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服上述現(xiàn)有光纖光柵解調(diào)方法的不足，本發(fā)明提出了一種基于線性工作匹配 光柵法的光纖布拉格光柵傳感器信號(hào)解調(diào)方法，提高了光譜分辨力和信號(hào)解調(diào)速率，抑制 了環(huán)境溫度和光源功率波動(dòng)對(duì)測量結(jié)果的影響；同時(shí)基于匹配光柵法的光纖布拉格光柵傳 感器信號(hào)解調(diào)方法具有線性輸出響應(yīng)，簡化解調(diào)過程中的信號(hào)處理流程，達(dá)到了信號(hào)處理 簡單、分辨力高、解調(diào)速度快的目的。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
[0009] 一種基于線性工作匹配光柵法的光纖布拉格光柵傳感器信號(hào)解調(diào)方法，該方法 是：待測光纖光柵反射信號(hào)通過待測光纖光柵反射信號(hào)輸入端口經(jīng)過隔離器和50 : 50 光纖耦合器后，一部分直接進(jìn)入光功率探測器A，另一部分進(jìn)入?yún)⒖脊饫w光柵后，待測光纖 光柵反射信號(hào)光譜與參考光纖光柵反射光譜重疊部分被反射，反射信號(hào)再次經(jīng)50 : 50 光纖耦合器進(jìn)入光功率探測器B，光功率計(jì)將光功率探測器A和光功率探測器B的信號(hào) 做除法計(jì)算后轉(zhuǎn)化為光功率比值電信號(hào)后送入測量計(jì)算機(jī)，在待測光纖光柵反射信號(hào)的 中心波長變化時(shí)，測量計(jì)算機(jī)中的光功率比值隨之改變，從而建立待測光纖光柵反射信 號(hào)光譜中心波長變化與光功率比值變化的關(guān)系；在測量前，參考光纖光柵的初始反射光 譜中心波長1 2應(yīng)小于待測光纖光柵反射信號(hào)的反射光譜中心波長Xi，通過預(yù)應(yīng)力調(diào) 整裝置對(duì)參考光纖光柵施加拉力，改變參考光纖光柵的反射光譜中心波長至A3，滿足
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于線性工作匹配光柵法的光纖布拉格光柵傳感器信號(hào)解調(diào)方法，其特征在 于；所述方法是；待測光纖光柵反射信號(hào)通過待測光纖光柵反射信號(hào)輸入端口經(jīng)過隔離器 和50 : 50光纖禪合器后，一部分直接進(jìn)入光功率探測器A，另一部分進(jìn)入?yún)⒖脊饫w光柵 后，待測光纖光柵反射信號(hào)光譜與參考光纖光柵反射光譜重疊部分被反射，反射信號(hào)再次 經(jīng)50 : 50光纖禪合器進(jìn)入光功率探測器B，光功率計(jì)將光功率探測器A和光功率探測 器B的信號(hào)做除法計(jì)算后轉(zhuǎn)化為光功率比值電信號(hào)后送入測量計(jì)算機(jī)，在待測光纖光柵反 射信號(hào)的中屯、波長變化時(shí)，測量計(jì)算機(jī)中的光功率比值隨之改變，從而建立待測光纖光柵 反射信號(hào)光譜中屯、波長變化與光功率比值變化的關(guān)系；在測量前，參考光纖光柵的初始反 射光譜中屯、波長A2應(yīng)小于待測光纖光柵反射信號(hào)的反射光譜中屯、波長A1，通過預(yù)應(yīng)力 調(diào)整裝置對(duì)參考光纖光柵施加拉力，改變參考光纖光柵的反射光譜中屯、波長至A3,滿足
，使測量計(jì)算機(jī)中的光功率比值信號(hào)與待測光纖光柵反 射信號(hào)的中屯、波長的變化關(guān)系是線性的，光功率計(jì)將光功率探測器A和光功率探測器B的 信號(hào)做除法計(jì)算后抑制環(huán)境溫度漂移對(duì)測量的影響，實(shí)現(xiàn)無溫度禪合的光纖布拉格光柵傳 感器信號(hào)解調(diào)。
【專利摘要】基于線性工作匹配光柵法的光纖布拉格光柵傳感器信號(hào)解調(diào)方法屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域；待測光纖光柵反射信號(hào)通過待測光纖光柵反射信號(hào)輸入端口經(jīng)隔離器和50∶50光纖耦合器后一部分進(jìn)入光功率探測器A，另一部分經(jīng)過參考光纖光柵后，兩光譜重疊部分被反射，反射信號(hào)再經(jīng)50∶50光纖耦合器進(jìn)入光功率探測器B，光功率計(jì)將光功率探測器A、B的信號(hào)做除法計(jì)算后轉(zhuǎn)化為光功率比值電信號(hào)，送入測量計(jì)算機(jī)，建立待測光纖光柵反射信號(hào)光譜中心波長與光功率比值的關(guān)系，使待測光纖光柵反射信號(hào)光譜中心波長與光功率比值的關(guān)系是線性的，實(shí)現(xiàn)無溫度耦合的光纖布拉格光柵傳感器信號(hào)解調(diào)；本發(fā)明具有信號(hào)處理簡單、分辨力高、解調(diào)速度快的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01D5-353
【公開號(hào)】CN104848879
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510111224
【發(fā)明人】崔繼文, 胡洋, 馮昆鵬, 譚久彬
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月5日