[发明专利]一种光纤光栅振动信号的解调系统及方法

说明书

本发明公开了一种光纤光栅振动信号的解调系统及方法，包括：前端解调光路、信号处理模块和上位机；前端解调光路将采集到的四路光信号送入信号处理模块，所述信号处理模块对信号进行进行初步处理后传送至上位机；上位机获取四路光通道的实际光功率，将实际光功率按照边沿线性滤波解调原理进行处理，获得待测外界振动信号解调光波长数据的时频分布结果。本发明有益效果：解调光路采用边沿线性滤波解调法，具有稳定性高、解调速度快、结构简单、成本低的特点，适合于动态物理量测量，解调系统无需采用机械部分调谐，对传感光栅的高灵敏度不造成损耗。

技术领域

本发明涉及光纤光栅振动信号检测技术领域，尤其涉及一种光纤光栅振动信号的解调系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

振动是工业领域十分普遍的物理现象，仪器设备的运行情况和建筑工程的稳定性质都可以通过振动来表征。当这些仪器设备、建筑工程自身结构出现不平衡现象或受到外界不良因素的干扰时，其振动参量会产生相应的变化，对振动对象造成损伤，当损伤积累到一定程度时，便会引发安全事故的发生。为了减少振动带来的损伤，振动测试技术成为一门应用广泛而不断发展的技术。利用振动测试技术可以设计研发振动检测系统，实现振动参量的测量，及时、准确的掌握工程结构的运行状况，对运行不正常的工程结构采取相应的补救措施，防患于未然，保证工程结构和仪器设备健康运行，避免灾难事故的发生。

光纤光栅传感检测技术是振动检测方法的重要组成部分。光纤光栅具有优质的电绝缘性，抗电磁干扰能力强等优点，并且作为一种能量转换型传感器，不需要外电源作用即可实现传感。因此，光纤光栅传感器为各种复杂环境、极端条件下的传感检测提供了可能性，被广泛用于损伤检测、土木工程、航天航空、电力电子、隧道交通、石油化工、生物医学工程等多个领域。

对光纤布拉格光栅光学传感信息获取的技术称为光栅解调技术，对光纤光栅波长的解调是实现光纤光栅传感系统的关键技术。光信号传输的速率非常高，时隙间隔为纳秒级别，这对信号的解调速率提出了很高的要求。一直以来，高速光栅传感信号解调技术的不成熟是光纤光栅振动检测应用的主要障碍，很多技术仅限于实验室研究阶段。传统的光纤光栅传感器解调设备，存在结构复杂、价格昂贵、使用条件受限制等不足，并且波长解调频率低，多用于对静态物理量或低频物理变化的传感检测，未能充分发挥光纤光栅传感器的优点，无法满足在工业控制领域对于高速、高定制性、结构精简的光纤光栅解调产品日益增长的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种光纤光栅振动信号的解调系统及方法，能够实现低成本、性能稳定的光纤光栅振动传感解调。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种光纤光栅振动信号的解调系统，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。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：