[发明专利]一种光纤光栅振动信号的解调系统及方法

权利要求书

1.一种光纤光栅振动信号的解调系统，其特征在于，包括：前端解调光路、信号处理模块和上位机；

所述前端解调光路包括：ASE光源发出的光依次经过隔离器、分路器后分成等功率两路输出，所述两路输出分别经过环形器单向射入光纤光栅振动传感器；在外界振动信号作用下，光纤光栅振动传感器后向反射布拉格波长发生漂移，每一路光纤光栅振动传感器的后向反射布拉格波长经过环形器单向射入耦合器，所述耦合器的两路输出光具有不同的耦合比，其中一路进入线性滤波器后被光电探测器采集，另一路作为参考光直接被光电探测器采集；

所述光电探测器将采集到的四路光信号经过信号处理模块传送至上位机，所述上位机通过计算光电探测器采集的滤波光和参考光的光功率的比值，得到对应振动情况下光纤光栅振动传感器对应的波长变化，进而实现对振动信号的检测。

2.如权利要求1所述的一种光纤光栅振动信号的解调系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：依次连接的光电转换电路、信号调理电路、信号采集电路和FPGA控制器，所述FPGA控制器与以太网通讯模块连接；所述FPGA控制器内部创建双口RAM模块，实现采集数据与以太网通讯模块的对接。

3.如权利要求2所述的一种光纤光栅振动信号的解调系统，其特征在于，所述信号调理电路包括依次连接的前置放大电路、低通滤波电路和电压偏置电路；

所述前置放大电路包括：光电二极管D1经光照射后产生电压，所述电压经过反相放大器U1进行放大后输出；

输出信号经过低通滤波后进入电压偏置电路，所述电压偏置电路输出正向的模拟电压信号。

4.如权利要求1所述的一种光纤光栅振动信号的解调系统，其特征在于，所述上位机包括：

数据通讯模块，被配置为侦听下位机连接请求，并在获得连接请求后，实现TCP连接，将下位机打包的四通道光功率采集信号读入上位机；

采样数据还原模块，被配置为将TCP传输的网络包数据进行拆分还原，获得四路采样通道的AD转换值，根据AD转换精度计算获得四路采样通道的模拟电压值，进而根据光电转换响应度获取四路光通道的实际光功率；

数据处理模块，被配置为通过计算四路光通道中滤波光和参考光的光功率比值，得到对应振动情况下光纤光栅振动传感器对应的波长变化，进而实现对振动信号的检测。

显示模块，被配置为对待测外界振动信号解调光波长数据的时频分布结果实时显示。

5.一种光纤光栅振动信号的解调方法，其特征在于，包括：ASE光源发出的光通过隔离器、分路器后分成两路，两路信号分别经过环形器进入光纤光栅振动传感器；在外界振动作用下，每一路光栅后向反射光透过环形器进入耦合器，耦合器输出两路光信号，其中一路经过线性滤波后作为滤波光被光电探测器采集，另一路作为参考光直接被光电探测器采集；

通过计算光电探测器采集的滤波光和参考光的光功率的比值，得到对应振动情况下光纤光栅振动传感器对应的波长变化，进而实现对振动信号的检测。

6.如权利要求5所述的一种光纤光栅振动信号的解调方法，其特征在于，计算光电探测器采集的滤波光和参考光的光功率的比值，获取对应波长下的透射率信息，并利用线性滤波器波长与透射率的函数关系，实时生成解调光波长时域曲线；对解调光波长时域曲线进行快速傅里叶变换得到解调光波长频域曲线。

7.如权利要求5所述的一种光纤光栅振动信号的解调方法，其特征在于，光电探测器采集的滤波光和参考光经过下位机传送至上位机，上位机侦听下位机连接请求，并在获得连接请求后，实现TCP连接，将下位机打包的四通道光功率采集信号读入上位机；

上位机将TCP传输的网络包数据进行拆分还原，获得四路采样通道的AD转换值，根据AD转换精度计算获得四路采样通道的模拟电压值，进而根据光电转换响应度获取四路光通道的实际光功率；

计算四路光通道中滤波光和参考光的光功率比值，得到对应振动情况下光纤光栅振动传感器对应的波长变化，进而实现对振动信号的检测。