[发明专利]一种基于光纤Bragg光栅传感网的在线监测方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤光栅的在线监测技术领域，尤其涉及一种基于光 纤Bragg光栅传感网的在线监测方法。

背景技术

随着科技的不断发展和进步，特别是近二十年来光纤传感技术的 飞速发展，光纤Bragg光栅(FBG)是最近几年发展最为迅速的一种新 型光纤无源器件。FBG传感器被广泛应用于大型复合材料、混泥土 的结构监测、电力工业、石油工业、智能材料性能监测等领域。FBG 传感检测精度和传感网络化分布，使得FBG传感解调技术成为当前 FBG传感技术研究领域的重点和难点之一。

应用于复杂传感系统的传统检测技术包括波分复用、时分复用和 频分复用技术，通过在一条光纤传输多个载有对应于不同光学传感器 信道的不同波长光信号，波分复用技术能够大幅提高处理能力，并且 降低探询成本。时分复用技术使用一个调制过的脉冲实现对多个光学 传感器的探询，同时经过调整群延迟提高探询能力。与时分复用类似， 频分复用技术通过频率调制和解调来提高探询能力。

光纤传感器具有可靠性好、抗电磁干扰、抗腐蚀、能在复杂的化 学环境下工作等特点。其波长编码特性及其可复用性更是其它类型传 感器所无法比拟的。如何对光纤光栅的波长编码信号进行解调，是实 现光纤光栅传感的关键。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于光纤Bragg光栅传 感网的在线监测方法，所述在线监测方法能够对多通道、多传感的上 百只光纤Bragg光栅传感网进行解调，并接收光纤Bragg光栅传感器 (FBG)的检测信号。

本发明的技术方案以下：一种基于光纤Bragg光栅传感网的在线 监测方法，包括以下步骤：

步骤(1)首先对光纤Bragg光栅解调仪设备连接进行配置，首先 设置光开关对应的串口号和波特率以及配置光开关通道总数，然后设 置解调模块对应的串口号和波特率，其中光开关和解调模块通信接口 需查看计算机硬件管理器的串口号分配；

步骤(2)硬件系统基本参数配置，配置光纤Bragg光栅解调仪模 块和光开关的基本参数，首先设置光纤Bragg光栅解调仪模块前端采 样频率、噪声阈值、工作模式，然后设置光开关切换时间；

步骤(3)向光纤Bragg光栅解调仪发送初始化指令；判断初始化 是否成功；如果是，则进行步骤(4)；否则，则重新对光纤Bragg光 栅解调仪进行初始化；

步骤(4)m为光开关工作模式，m的值为0或1，m的值可以人 为控制，如果m＝1，则进入模式一自动工作模式，如果m＝0，则进 入模式二手动工作模式；

模式一自动工作模式：步骤(1-1)配置解调仪为自动切换通道模式， 发送切换通道指令后，系统可以自动获取通道的光纤Bragg光栅传感 器所检测到的光信号的波长值；

步骤(1-2)获取光信号的波长值后，将波长值保存至数据库，实时 显示数据，保证通道数据准确存入数据库；

步骤(1-3)若到达通道切换设定时间，则跳转至步骤(1-4)， 否则，继续重复步骤(1-2)；

步骤(1-4)切换到下一通道并获取该通道的光信号波长值，跳 转至步骤(1-2)直至所有通道采集完毕；

模式二手动工作模式：

步骤(2-1)配置系统为手动切换通道模式，设置系统采集通道，发 送切换通道指令后，系统只获取某一通道的光纤光栅传感器所检测到 的光信号的波长值，如需获取其他通道的光信号的波长值，需要手动 切换通道；

步骤(2-2)获取光信号的波长值后，将波长值保存至数据库，实时 显示数据，保证通道数据准确存入数据库；

步骤(2-3)若满足终止条件，则结束采集，否则，继续重复步 骤(2-2)；

终止条件及判断依据由变量c决定；

若c为1；则表示通道采集模式：终止条件为到达设定光道采集 时间；

若c为0；则表示单次采集模式：终止条件为设定值是否为继续 采集。

步骤(2)采样频率≤5k；噪声阀值的设定值为4000～5000db； 光开关切换时间的设置值≥20ms。

本发明根据光纤光栅解调原理计算光信号的反射波长。

a)光纤光栅解调原理