[发明专利]多通道光纤光栅解调仪

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅解调技术领域，特别是涉及一种多通道光纤光栅解调仪。

背景技术

光纤光栅是近年来发展最为迅速、应用最为广泛的光无源器件之一。光纤布拉格光栅(简称FBG)除了具有光纤传感可靠性好、抗电磁干扰、抗腐蚀等特点外，还可以利用波分、时分、空分等复用技术，实现对应力、温度、电磁场等传感量的准分布式多点测量。光纤布拉格光栅作为波长调制型传感器，将被测信息转化为布拉格光栅中心波长的移动，通过从测得的光信号中解调出中心波长漂移，就可实现对被测信息的测量。

与传统的传感器相比，高分辨率、高精度的数字化光纤光栅传感器(FiberBraggGating，FBG）应用方便，且更适合在恶劣的环境下工作。其目前已经得到了广泛的研究和应用，在煤矿围岩、顶板、航空航天、水坝桥梁、强磁场探测等领域中的应力健康结构检测等方面具有非常可观的应用前景。

为了实现被测量的高精度测量．人们提出了许多解调方法来检测FBG中心波长的微小变化．比较典型的有：匹配光纤光栅滤波法、可调谐F—P滤波器法、色散解调法、非平衡M—Z光纤干涉仪解调法等。其中，可调谐光纤F-P滤波器法是目前应用较为成功的解调方法之一，具有高灵敏度、光能利用率高、操作简单、调谐范围宽及系统稳定性好等优点，适于工程应用的波长位移监测技术。目前市场上基于可调谐F-P滤波器的光栅光纤解调仪一般精度较低，通道数较少，可接入光纤光栅传感器的数量少且无法实现多通道实时高精度解调。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是现有的光纤光栅解调仪无法实现多通道实施高精度解调，提供一种多通道光纤光栅解调仪，对多通道分布式光纤光栅传感器系统进行并行、实时、高精度波长解调，且使用动态范围大，性能稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种多通道光纤光栅解调仪，包括光路单元及电路单元，所述光路单元包括由光纤依次串联的宽带光源、可调式F-P滤波器、光分路器及光纤光栅传感模块；所述电路单元包括电源模块、光电探测器模块、数据采集模块、放大电路模块、上位机及驱动电路模块；所述电源模块分别与所述宽带光源、所述可调式F-P滤波器、所述驱动电路模块、所述放大电路模块及所述数据采集模块相连，所述光电探测器模块、所述放大电路模块、所述数据采集模块及所述驱动电路模块依次相连；所述数据采集模块与所述上位机相连；其中，所述光电探测器模块接收所述光纤光栅传感器模块的反射光信号并转换为电信号传输给所述放大电路模块。

优选地，所述光纤光栅传感器模块的数量为四个，各自相互同步工作，每个所述光纤光栅传感器模块包括十六个光纤光栅传感器组。

优选地，所述光电探测器模块的数量为四组，分别一一对应于四个所述光纤光栅传感器模块；每组所述光电探测器模块包括十六个光电探测器，分别一一对应于十六个所述光纤光栅传感器组；所述光电探测器为InGaAs（铟镓砷）光电二极管。

优选地，所述放大电路模块的数量为四个，分别一一对应于四个所述光电探测器模块。

优选地，所述数据采集模块的数量为四个，分别一一对应于四个所述放大电路模块。

优选地，所述数据采集模块包括ARM或FPGA微处理器，所述ARM或FPGA微处理器输出脉冲控制信号启动所述驱动电路模块控制所述可调式F-P滤波器对所述宽带光源的光谱信号进行扫频。

优选地，所述光分路器的数量为四个，分别一一对应于四个所述光纤光栅传感器模块；每个所述光分路器为1×16多通道光纤耦合器。

优选地，所述光分路器为3dB光纤耦合器。

优选地，所述电源模块的供电电压为5V及12V。

优选地，所述可调式F-P滤波器的窄带光谱小于0.3nm。