[发明专利]高速高精度多通道布拉格光栅解调仪

权利要求书

1.一种对FBG(光纤布拉格光栅)高速、高精度、多通道解调的方法和实现装置，其特征包括：波长扫描激光光源由以下部分组成：激光二极管11；二极管驱动电路12，二极管温度传感器13，制冷-加热调温单元14以及控制单元15；其连接控制关系为：控制单元15接收传感器13的激光二极管温度信息，产生调整温度指令送调温单元14，产生驱动信号送二极管驱动电路12；二极管驱动电路12将驱动信号放大后用其控制激光二极管11，激光二极管11的温度受调温电路14的控制，其激光输出送多通道阵列的1×N分支器的输入端(1端)。

实现传感器多通道应用的阵列装置2由以下部分组成：一个1×N分支器21；N-1个1×2耦合器22。多芯光缆3，其中可包括31，32…3K共K根多芯光缆；传感器阵列4中共包括41，42…4m等m个传感光栅。其中：1×N分支器的的N-1个output分支对应连接到N-1个1×2耦合器22的output1端，N-1个1×2耦合器22的input1端通过多芯光缆连接到传感器。多芯光缆为每个传感器分配一根光纤，将传感阵列及耦合器22一一连接。1×2耦合器的output2端连接到解调装置的对应光电转换器PIN，N分支的其中一路不必连接1×2耦合器而直接连接气体吸收池。

高速高精度解调装置5包括解调支路和标定支路；解调支路包括光电探测器51；信号放大器52增益控制器53，比较器54，计数器55，微处理器56，气体吸收池50，其连接控制关系为：光电探测器51将光信号转变为电信号信号进入放大器52，放大器52的增益受控于可编程自动增益控制53，其输出进入比较器54，比较器54将放大器52输入的信号与微处理器15给定的参考信号进行比较，其比较结果触发计数器55，该计数器的计数结果用于获得传感光栅的波长信息。与解调支路相比，标定支路的信号由气体吸收池50输出后进入光电探测器51，其余连接和控制关系与解调支路相同。本发明的组成还包括：完成电源、保护等功能的一般电路61以及用于解调数据显示处理存储的计算机62.

2.依据权利要求1所述的FBG高速、高精度多通道进行解调的方法和实现装置，其特征在于：激光二极管为CW-DFB二极管或者CW-DBL类型。

3.依据权利要求1所述的FBG高速、高精度多通道进行解调的方法和实现装置，其特征在于：其通道总数N为大于等于8而小于等于64的整数，传感光栅数量m小于N-1。多芯光缆提供的光纤总芯数K大于N，所说的多芯光缆可以是一根，也可以是多根。

4.依据权利要求1所述的FBG高速、高精度多通道进行解调的方法和实现装置，其特征在于：波长高速扫描通过调制激光二极管馈入电流来获得，波长低速扫描通过调制激光二极管的温度来实现。

5.依据权利要求1，4所述的FBG高速、高精度多通道进行解调的方法和实现装置的波长扫描激光光源，其特征在于：采用多个不同中心波长的激光光源，在MCU的控制下接力工作，使波长高速扫描的范围得到扩展。

6.依据权利要求1，4所述的波长扫描激光光源，扩大其波长扫描范围的实现方法是：通过控制激光模块的温度来控制扫描波长的起始点并扩展波长扫描的覆盖范围。

7.依据权利要求1所述的FBG高速、高精度多通道进行解调的方法和实现装置的特征在于：波长解调方法是：驱动电流扫描的时间对应于特定的波长，反射信号超过设定阈值证明检测到FBG的前沿，再次低于阈值证明检测到FBG的后沿，由这二个时间跳变得位置由此可得到FBG反射峰的宽度和中心波长。

8.依据权利要求1所述的FBG高速、高精度多通道解调方法和实现装置的特征在于，其获得超高解调精度的方法是：采用高速计数器将波长扫描范围密集划分；每个扫描周期使用气体吸收谱对激光器进行动态标定；利用激光器的馈入电流—扫描波长曲线的特征，对其进行线性化校正。

9.依据权利要求1所述的FBG高速、高精度多通道解调方法和实现装置的特征在于，为改进系统的可靠性和实用性，采用可编程自动增益控制电路，为不同的通道提供不同的增益，所有的传感器信号在经过放大器后，工作在相同的设定幅度上。

10.依据权利要求1所述的FBG高速、高精度多通道解调方法和实现装置的特征在于，为改进系统的可靠性和实用性，采用为不同的通道提供不同的采样平均次数的方法，使系统能同时测量高频和低频信号。