[发明专利]一种高密度多通道光栅阵列传感器的波长信号解调系统

说明书

本发明公开了一种高密度多通道光栅阵列传感器的波长信号解调系统，其通过窄脉冲发生单元、可控扫频脉冲光源、第一光脉冲调制放大器、第二光脉冲调制放大器、第一环行器、第二环行器、第一光电转换器、第二光电转换器、第一标准定位光栅、第二标准定位光栅、多通道光栅传感器阵列、数据采集单元和数据处理单元等实现了所述多通道光栅传感器阵列的多个通道均可高密度复用，提升了系统的解调频率与分辨率，大大增大了所述波长信号解调系统的应用范围。

技术领域

本发明涉及光栅阵列传感器技术领域，尤其涉及一种高密度多通道光栅阵列传感器的波长信号解调系统。

背景技术

近年来，光纤传感光纤逐渐向大容量、高精度以及多参量的方向发展，主要包括以下两个发展方向，即：

一类为基于散射的光纤传感技术，如基于瑞利散射的分布式光纤传感技术、基于拉曼散射的光纤传感技术、基于布里渊散射的光纤传感技术等以及基于瑞利散射的分布式光纤传感技术常用来检测光纤的断点及衰减特性，并且基于拉曼散射的分布式光纤传感技术主要用于温度测量，这两种技术已经趋于成熟，并已经实用化；而基于布里渊散射的分布式光纤传感技术能够实现温度和应变的同时测量，且测量精度、空间分辨率较高，该技术凭借其抗电磁干扰、长距离监测、高灵敏度等优点，在光纤复合架空地线(OPGW)和全介质自承式(ADSS)光缆监测、石油天然气管道泄露及发电厂、变电站高压设备、高压电缆的温度监测，以及大型混凝土结构的健康诊断方面具有广阔的应用前景。

另一类为基于光纤光栅的光纤传感技术，光纤光栅可以分为短周期光纤光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPG)两种，而且，光纤光栅传感器除了具有光纤传感器的全部特性以外，还有着其独特的优势：(1)能绝对测量，且信号不受光源波动的影响；(2)能直接写入光纤，而不用改变光纤的直径；(3)可以使用多路复用技术，因此，光纤光栅的应用范围越来越广。

目前，高密度多通道光栅阵列传感器波长解调的方法为杨军(杨军等，一种高精度大容量可扩展光纤光栅传感解调方法[J].光通信技术，2013，37(11):39-41.，)提出的基于“扫描激光器+并行接收处理+实时校准”的光纤光栅传感解调方法，该方法利用周期性扫描窄波光波分为两路，一路通过光纤光栅返回，一路通过可调谐滤波器，根据可调谐滤波器的导通波长与扫描电压呈近似线性关系，所以FBG反射的波峰中心波长就与扫描电压建立了对应关系。但该方法解调速度慢，解调通道少，每通道复用数少。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种高密度多通道光栅阵列传感器的波长信号解调系统，其可以实现多个通道，且每个通道均可以高密度的复用。

本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种高密度多通道光栅阵列传感器的波长信号解调系统，包括窄脉冲发生单元、可控扫频脉冲光源、第一光脉冲调制放大器、第二光脉冲调制放大器、第一环行器、第二环行器、第一光电转换器、第二光电转换器、第一标准定位光栅、第二标准定位光栅、多通道光栅传感器阵列、数据采集单元和数据处理单元，所述窄脉冲发生单元的输出端通信连接所述可控扫频脉冲光源、所述第一光脉冲调制放大器和所述第二光脉冲调制放大器，所述可控扫频脉冲光源的输出端通信连接所述第一光脉冲调制放大器和所述第二光脉冲调制放大器，所述第一光脉冲调制放大器的输出端通信连接所述第一环行器，所述第一环行器的第一输出端通过所述第一传输光纤连接所述第一标准定位光栅；所述第一标准定位光栅和所述第二标准定位光栅均设置在所述多通道光栅传感器阵列工作范围的外部；所述第二光脉冲调制放大器的输出端通信连接所述第二环行器，所述第二环行器的第一输出端通过所述第二传输光纤连接所述第二标准定位光栅；所述第一环行器的第二输出端通信连接所述第一光电转换器，所述第二环行器的第二输出端通信连接所述第二光电转换器，所述第一光电转换器和所述第二光电转换器的输出端通信连接所述数据采集单元，所述数据采集单元的输出端通信连接所述数据处理单元。