[发明专利]基于AWG的光纤光栅传感器的解调装置

说明书

技术领域

基于AWG(Arrayed Waveguide Grating)的光纤光栅传感器的解调装置属于声发射检测技术领域，应用于声发射测量领域中对光纤光栅传感器的解调。

背景技术

声发射技术是一种先进的无损检测技术，它通过探测和分析被测物自身发出的声波获知被测物内部损伤、断裂、变形等信息，该技术在石油、化工、电力、航空航天、金属加工、水利水电等领域有着广泛应用。声发射技术的关键元件是对声波进行采集和探测的声发射传感器。

在许多特殊的场合，利用光纤光栅制作的声发射传感器具有许多传统传感器不具备的特点。光纤光栅具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强、易集成、结构简单等优点，可以埋覆在被测物体和材料内部对各种损伤的声发射信号进行检测。

传统的光纤光栅传感信号解调方式多为波长扫描型或滤色片强度检测型，前者传感波长范围大，可达80nm，但解调速度低，其最高为几千赫兹；后者解调速度快，可达10M赫兹，但传感波长范围窄，一般只有2～3nm；上述两种解调方式中的传感波长范围和解调速度不能同时达到最佳的解调效果，传感波长范围和解调速度均成反比。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有传统的光纤光栅传感信号解调方式中存在的传感波长范围和解调速度成反比的问题，本发明提供了一种基于AWG的光纤光栅传感器的解调装置。

基于AWG的光纤光栅传感器的解调装置，它包括ASE(amplified spontaneous emission)光源、1×N分路器、N个AWG、N个光纤光栅探头、PIN(positive intrinsic negative)光电转化器、信号放大及A/D(analog/digital)转换模块和FPGA(Field programmable gate array)处理电路；所述的ASE光源的光信号输出端与1×N分路器的光信号输入端连接，所述的1×N分路器的N个光信号输出端分别与N个AWG的光信号输入端连接；所述的N个AWG的光信号的输入输出端分别与N个光纤光栅探头的光信号的输入输出端连接，其中N为大于1的正整数；

AWG有4个窄带光信号输出端，每个AWG的4个窄带光信号输出端分别与PIN光电转化器的光信号输入端连接，所述的PIN光电转化器的电信号输出端分别与信号放大及A/D转换模块的模拟信号输入端连接；所述的信号放大及A/D转换模块的数字信号输出端与FPGA处理电路的检测信号输入端连接。

所述的1×N分路器的N个光信号输出端输出的光信号相同。

所述的ASE光源输出的光信号的光功率范围在100mW～500mW之间，所述光信号的谱宽范围在40nm～50nm之间。

所述的信号放大及A/D转换模块的A/D采样速率大于10MHz，采样精度为16位。

所述的光纤光栅探头采用光信号强度为3dB、带宽为0.6nm的单模光纤光栅。

所述的N为大于或等于3的正整数。

本发明带来的有益效果是：传感波长范围宽，可达到1525nm～1565nm的同时解调速度可达10MHz，且灵敏度强，灵敏度强可达到2με。

附图说明

图1是本发明所述的基于AWG的光纤光栅传感器的解调装置的原理示意图；

图2是本发明所述的AWG的透射光谱图；图中曲线ch1、曲线ch2、曲线ch3和曲线ch4分别对应AWG的4个窄带光信号输出端输出的光信号的光谱曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于AWG的光纤光栅传感器的解调装置，它包括ASE光源1、1×N分路器2、N个AWG3、N个光纤光栅探头4、PIN光电转化器5、信号放大及A/D转换模块6和FPGA处理电路7；所述的ASE光源1的光信号输出端与1×N分路器2的光信号输入端连接，所述的1×N分路器2的N个光信号输出端分别与N个AWG3的光信号输入端连接；所述的N个AWG3的光信号的输入输出端分别与N个光纤光栅探头4的光信号的输入输出端连接，其中N为大于1的正整数；

AWG3有4个窄带光信号输出端，每个AWG3的4个窄带光信号输出端分别与PIN光电转化器5的光信号输入端连接，所述的PIN光电转化器5的电信号输出端分别与信号放大及A/D转换模块6的模拟信号输入端连接；所述的信号放大及A/D转换模块6的数字信号输出端与FPGA处理电路7的检测信号输入端连接。