[发明专利]一种光纤珐珀传感器高速解调系统和方法

说明书

本发明公开了一种光纤珐珀传感器高速解调系统和方法，系统包括光源A‑B、耦合器A‑E、干涉仪A‑D、探测器和上位机；光源A和B均由上位机控制；光源A和B发出的光由耦合器A汇入到耦合器B，耦合器B的输出接光纤珐珀传感器，耦合器B的输出接耦合器C，耦合器C的两路输出分别接耦合器D和E；耦合器D的两路输出分别接干涉仪A和B，耦合器E的两路输出分别接干涉仪C和D；干涉仪A‑D的输出分别接一个探测器，4个探测器的输出信号传送给上位机进行解调处理。本发明采用高速切换光源和单点探测器，提高了解调系统的解调速度；并采用了可精密调节光程差的干涉仪，使该解调系统具有精度高、分辨率高和稳定性高等优点。

技术领域

本发明属于光纤传感器解调技术领域，具体涉及一种光纤珐珀传感器高速解调系统和方法。

背景技术

力学量的测量在材料的特性、结构的强度、机械的受力情况分析以及工业无损探伤等领域都广泛应用。目前使用较多的是电类传感器，其电路结构易受强电磁干扰且不耐高温的特性，使得它们在一些特定场合将会影响测量效果甚至无法使用。在核工程关键设备监测中，工作环境温度高，电磁干扰也比较大，这些工作环境因素需要一种新型的测量技术来实现其应变、压力等测量。光纤传感技术具有传输速度快、抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、耐高温和安全性高等优点，是工程测试领域重要的技术手段。光纤法珀传感器是光纤传感器中的典型代表。

解调系统是光纤传感技术的重要组成部分。目前的光纤法珀传感器的解调技术主要有强度解调法和相位解调法，并且都有相应的产品。强度解调法具有解调速度快的优点，但是解调的分辨率和精度较低，且稳定性也低；相位解调法具有解调分辨率和解调精度高的优点，且能够实现光纤法珀传感器的静态解调，稳定性好，但是该类方法解调速度较低，不能够实现高速解调的应用场景。

发明内容

为了解决现有解调技术存在的局限性问题，本发明提供了一种光纤珐珀传感器高速解调系统。本发明具有解调精度高、解调分辨率高且解调速度快等优点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光纤珐珀传感器高速解调系统，包括光源A、光源B、耦合器A、耦合器B、耦合器C、耦合器D、耦合器E、干涉仪A、干涉仪B、干涉仪C、干涉仪D、探测器和上位机；

所述光源A和光源B均由所述上位机控制；

所述光源A和光源B发出的光由所述耦合器A汇入到所述耦合器B，所述耦合器B的输出接光纤珐珀传感器，所述耦合器B的输出接所述耦合器C，所述耦合器C的两路输出分别接所述耦合器D和耦合器E；所述耦合器D的两路输出分别接所述干涉仪A和干涉仪B，所述耦合器E的两路输出分别接所述干涉仪C和干涉仪D；所述干涉仪A、干涉仪B、干涉仪C和干涉仪D的输出分别接一个所述探测器，4个所述探测器的输出信号传送给所述上位机进行解调处理。

优选的，本发明的干涉仪A、干涉仪B、干涉仪C和干涉仪D均采用光学静态干涉仪；

该干涉仪包括设置在腔体内的光楔和透镜、以及设置在腔体壁上的入射接口和出射接口；

所述光楔设置在一可移动拆卸的凹槽中；

所述凹槽的一侧装配有钢珠和弹簧，用于将装有所述光楔的凹槽定位，所述凹槽的一侧装配有光学螺钉，该光学螺钉用于调节所述光楔的位置；

入射光通过所述入射接口进入所述干涉仪，入射到所述光楔，所述光楔的出射光进入所述透镜，所述透镜的出射光汇入所述出射接口输出。

优选的，本发明的解调系统还包括光源C；

所述光源C由所述上位机控制；

所述光源C接入所述耦合器B；所述光源C用于校正解调过程中随时间变化的参数。

优选的，本发明的耦合器D和耦合器E的另一个输入分别接一个探测器，2个所述探测器的输出信号传送给所述上位机。