[发明专利]一种基于光电振荡器的传感测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于光电振荡器的传感测量装置及方法，属于测量、测试的技术领域，不需要借助外部大型仪器便可快速完成光电振荡信号检测，短时间内获得信号起振位置并估算振荡峰值中心频率。该装置包括：通带分割模块、通带信号检测模块、终端处理显示模块。通带分割模块包含宽带低噪放大器、耦合器以及多个带通滤波器；通带信号检测模块包含电放大器、检波器、电压比较器以及可调电压源；终端处理显示模块包含二进制编码器、终端处理器以及信息显示器。光电振荡传感器输出的振荡信号被分割成多个待检测片段信号，通过对其检波判别获得拥有起振信号的通带信息，将相应通带进行合并解算，由此获得振荡信号起振位置，完成振荡信号的快速检测。

技术领域

本发明涉及信号检测技术，尤其涉及一种基于光电振荡器的传感测量装置及方法，属于测量、测试的技术领域。

背景技术

近些年，微波光子学的思想在光纤传感领域得到了长足的发展和应用，而光电振荡器是微波光子学中的一个重要器件。最早的光电混合振荡器是由A.Neyer和E.Voges在1982年提出来的，利用光器件和微波器件构成。现有技术中的光电振荡器结构通常包括激光源、强度调制器、长光纤、光滤波器或微波滤波器、微波放大器或光放大器、光电探测器等光电器件，利用这些元件搭建一个正反馈环路实现自起振。由于光电振荡器可产生高频率和高品质的微波信号，它在传感方面的应用也引来了越来越多的学者关注，已报道的包括基于光电振荡器的温度、应力、距离、长度以及声波等传感器。如《新型低相噪OEO及其传感应用研究》一文中详细介绍了光电振荡器用于温度，应力的传感测量；《基于交替起振光电振荡器的大量程高精度绝对距离测量技术》一文中详细介绍了光电振荡器用于绝对距离的传感测量；《The OEO as an Acoustic Sensor》一文中详细介绍了光电振荡器用于声波传感测量。上述传感测量都是基于微波光子滤波器的光电振荡器结构，通过一些设计使待测物理量与微波光子滤波器的中心频率建立联系，进而通过监测光电振荡器所产生微波信号的频率获得有关待测物理量的信息，由此可以达到传感的目的；对于光电振荡传感测量的判别方法使用了具有高分辨率和高速度的频谱分析仪来测量微波信号频率，虽可以有效地提高传感信号解调速度和分辨率，但系统繁重复杂，具有检验时间上的滞后性。

现阶段的光电振荡传感测量是通过将光电振荡器所产生的微波传感信号接入信号频谱分析仪进行分析实现的，此时分析的微波传感信号是光电振荡器振荡至稳定时的输出，存在以下缺陷：(1)在起振信号完全稳定后才能实现微波传感信号的精测测量，需以时间成本为代价换取精确的测量结果；(2)起振初期的传感信号检测直接关乎后续传感信号的测量，而频谱仪对信号进行分析时需要调节多种参数才可以对小范围的信号进行精准检测，因此不适于起振初期信号的检测。现阶段对于传感信号起振初期的快速检测方法研究较少，然而在起振初期对微波传感信号的进行快速检测也是十分必要的，根据初期的传感信号检测结果判断光电振荡器环路是否起振，进而判断传感微波信号起振位置，为后续的光电振荡器环路器件调整、传感信息解调提供先验参考。本申请旨在提供一种对光电振荡传感器振荡初期输出的传感微波信号进行快速检测的装置。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了一种基于光电振荡器的传感测量装置及方法，能够对光电振荡传感器振荡初期输出的传感微波信号进行检测，从而获得振荡初期的信号起振位置并估算其振荡峰值中心频率，实现了传感微波信号振荡初期的快速检测，解决了现有基于光电振荡器的传感信号检测技术缺乏起振初期快速检测方法的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种基于光电振荡器的传感测量装置，包括：通带分割模块、通带信号检测模块、终端处理显示模块。通带分割模块包含一个宽带低噪放大器、一个耦合器以及多个带通滤波器；通带信号检测模块包含电放大器、检波器、电压比较器以及可调电压源；终端处理显示模块包含二进制编码器、终端处理器以及信号显示器。