[实用新型]光纤光栅波长信息的粗波分复用解调仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于教学及科研的光纤光栅波长信息解调实验系统，属于光纤传感及特性测试的技术领域。

背景技术

光纤光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感器具有体积小、抗电磁干扰、防腐蚀、传感信息量波长编码、易构成分布式测量系统实现网络化测量等独特优势，广泛应用于各行各业的应力及温度监测。大型电力设备正常运行时的电磁振动和故障状态下的瞬态结构应变、对防爆条件要求苛刻的化工设备故障诊断和石油管道泄露诱导的瞬态应变、弹道测试引起的环境波动等许多特殊场合，利用光纤光栅传感器波长信息变化完全可实现对其动态信号的监测。

在基于FBG传感器进行监测系统中，FBG波长信息解调是关键技术。通过对国内FBG解调仪研发公司销售调查，平均每年销售额在1亿人民币，随着市场需求逐年呈上升趋势。目前在常用的波长信息解调方法中，可调谐滤波法构成的解调系统复杂，精度受法-珀腔的稳定性及压电陶瓷的非线性影响，只适用于静态或准静态测量；干涉法虽然能提高检测灵敏度，但稳定性差，至今未有成品；匹配解调方法灵敏度高，但动态范围窄、易受环境温度影响。近几年，FBG波长解调仪在国内主要研究机构有上海紫珊、北京品傲、上海前所等十几所，研制的动态解调仪大多基于CCD散射法或F-P腔驱动原理，存在价格高（20万元左右人民币）、体积大、不能后续开发等不利因素。

实用新型内容

本实用新型发明的目的是为了解决现有采用可调谐滤波法构成的解调系统复杂；以及现有匹配解调实现解调系统的动态范围窄的问题，本发明提供了一种光纤光栅波长信息的粗波分复用解调仪。

光纤光栅波长信息的粗波分复用解调仪，它包括宽带ASE光源、1×2光分路器、CWDM、1×4光分路器、4路光放大板、FPGA数据采集板、耦合器A、耦合器B、耦合器C、耦合器D和端口台，所述的端口台上设置有RJ45以太网口、CH1端口、CH2端口、CH3端口、CH4端口、ASE-OUT端口和AC220V端口；所述的AC220V端口用于连接交流220V供电电源，该AC220V端口与宽带ASE光源的电源输入端、4路光放大板的电源输入端和FPGA数据采集板的电源输入端连接，所述宽带ASE光源输出光信号至1×2光分路器的光信号输入端，所述的1×2光分路器的第一光信号输出端与ASE-OUT端口连接；所述的1×2光分路器的第二光信号输出端与CWDM的光信号输入端连接，所述的CWDM的光信号输出端与1×4光分路器的光信号输入端连接，

所述的1×4光分路器的第一个光信号输出端输出的光信号经耦合器A发送至CH1端口，该CH1端口输出的光信号经所述耦合器A发送至4路光放大板的第一个光信号输入端，

所述的1×4光分路器的第二个光信号输出端输出的光信号经耦合器B发送至CH2端口，该CH2端口输出的光信号经所述耦合器B发送至4路光放大板的第一个光信号输入端，

所述的1×4光分路器的第三个光信号输出端输出的光信号经耦合器C发送至CH3端口，该CH3端口输出的光信号经所述耦合器C发送至4路光放大板的第一个光信号输入端，

所述的1×4光分路器的第四个光信号输出端输出的光信号经耦合器D发送至CH4端口，该CH4端口输出的光信号经所述耦合器D发送至4路光放大板的第一个光信号输入端，

所述的4路光放大板的电信号输出端与FPGA数据采集板的电信号采集输入端连接，所述的FPGA数据采集板的以太网通信端口与RJ45以太网口连接。

所述的耦合器A、耦合器B、耦合器C和耦合器D采用相同耦合器实现。

本新型采用线性边带解调方案，利用光学带通滤波器——粗波分复用器（Coarse Wavelength Division Multiplexer，CWDM）透射率与波长的线性关系，研制用于FBG波长动态信号解调的解调仪。由于CWDM和FBG都是小体积、低成本的光学无源器件，且CWDM透射线性边带范围宽，因此本新型所述的光纤光栅波长信息的粗波分复用解调仪能够同时实现FBG波长信息解调、光无源器件的性能测试，并且其测量的动态范围宽。

本新型集合光学技术、模拟技术和电子技术于一体，用模块组合方式，将光传感、信息控制和光电检测中所用的光有源和无源等各类器件的集成在一个系统，完成对外界传感信息的测试、实验结果的显示，并且系统可进一步组合、拓展实验内容。

本新型应用于实验教学和科研中，能够同时实现FBG波长信息解调、光无源器件的性能测试，具有综合性强、覆盖内容广、操作方便，体积小、价格低廉、易于推广使用。