[实用新型]一种基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及通信领域中的光纤传感技术，具体地，涉及一种基于阵列波导光栅(AWG)的高速多通道光纤光栅传感解调系统。

背景技术

光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，简称FBG)是80年代后期产生的一种光纤传感器。FBG的传感原理是：基于光纤光栅布拉格波长漂移理论，先将待测信息变化量转化为波长漂移量，再通过解调波长漂移量判断待测信息变化量，是一种波长调制型光纤传感器；与传统的机电类传感器相比，在传感网络应用中具有显著的技术优势。

但是，目前的波长解调难度大，系统成本高，实用性不强；因此，在传感网络应用领域需要出现一种实用性较强、成本较低的信号解调技术。迄今为止，已出现许多光纤光栅信号解调的方法，如光谱仪法、干涉法、可调F-P滤波器解调法、边缘滤波解调法、匹配FBG可调滤波解调法等；每种解调方法都有其特点和优点，也存在诸多的局限性。

在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

(1)成本高：如光谱仪法，信息明确直观但价格昂贵；

(2)实用性差：非平衡Mach-Zehnder干涉仪法，具有较高的测量灵敏度，但仅适于动态检测，不适于检测静态量；

(3)可靠性差、分辨率低：可调F-P滤波器解调法，具有较宽的调谐范围，可大大提高测量范围和传感光栅复用个数，但由于光纤F-P腔可调谐滤波器的重复性不好，对最终传感量的测量精度影响比较大；

(4)解调速度慢：匹配FBG可调滤波检测法，它虽具有较高分辨率，但光路中需使用较多的耦合器，使系统信噪比比较低。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中成本高、实用性差、可靠性差、分辨率低和解调速度慢的缺陷，提出一种基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调系统，以实现成本低、实用性强、可靠性高、分辨率高、解调速度快、结构简单和波长范围宽。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于AWG的高速多通道光纤光栅传感解调系统，包括光源、光纤光栅基准、多路光开关、FBG探头、双窗口的AWG、光电二极管探测器阵列、信号放大器和A/D变换器组、以及信号解调处理器，其中：所述光源的激励光信号输出端分别与所述光纤光栅基准的基准端和所述多路光开关的单路端连接；所述多路光开关的多路端分别与对应的所述FBG探头的信号采集端连接，同时，所述多路光开关的所述单路端与所述双窗口的AWG的信号输入端连接；所述双窗口的AWG的信号输出端与对应的所述光电二极管探测器阵列的信号输入端连接；所述光电二极管探测器阵列的信号输出端与所述信号放大和A/D变换器组的信号输入端连接；所述信号放大和A/D变换器组的信号输出端与所述信号解调处理器的信号输入端连接。

其中，所述信号解调处理器包括解调单元和计算单元，其中：所述解调单元的差值信号输入端与所述信号放大和A/D变换器组的信号输出端连接；所述解调单元的差值信号输出端与所述计算单元的波长信号输入端连接。

进一步的，该系统还包括隔离器、2×2分路器和1×2分路器，其中：所述隔离器的隔离信号输入端与所述光源的激励光信号输出端连接，隔离信号输出端与所述2×2分路器的信号输入端连接；所述2×2分路器的信号输出端与所述光纤光栅基准的基准端连接，反射信号输入端与所述多路光开关的单路端连接，反射信号输出端与所述1×2分路器的信号输入端连接；所述1×2分路器的信号输出端与所述双窗口的AWG的信号输入端连接。

优选的，所述多路光开关为高速光开关。

进一步的，所述FBG探头由N个通过单模光纤串接而成的FBG探头串组成。

进一步的，该系统还包括N个FBG探头连接器，所述N个FBG探头连接器的第一连接端与所述多路光开关的多路端对应连接，第二连接端与对应的所述FBG探头中所述FBG探头串的信号采集端连接。