[发明专利]一种分布式光纤布拉格光栅传感器测控系统

权利要求书

1.一种分布式光纤布拉格光栅传感器测控系统，其特征在于：

包括光纤布拉格光栅、环形器、阵列波导光栅解调芯片、两个半导体制冷片、制冷片驱动电路、低噪声电流电压转换电路、FPGA、超辐射发光二极管和超辐射发光二极管驱动电路；FPGA经超辐射发光二极管驱动电路和超辐射发光二极管连接，同时FPGA经一个制冷片驱动电路和第一半导体制冷片连接，第一半导体制冷片布置在超辐射发光二极管上；FPGA经另一个制冷片驱动电路和第二半导体制冷片连接，第二半导体制冷片布置在阵列波导光栅解调芯片上，阵列波导光栅解调芯片经低噪声电流电压转换电路和FPGA连接；所述的超辐射发光二极管发出光经过环形器照射给分布式光纤布拉格光栅传感器，分布式光纤布拉格光栅传感器将光反射回环形器，然后反射回光信号进入阵列波导光栅解调芯片。

2.根据权利要求1所述的一种分布式布拉格管光栅测控系统，其特征在于：

所述的分布式光纤布拉格光栅传感器是由多个光纤布拉格光栅传感器构成。

3.根据权利要求1所述的一种分布式布拉格管光栅测控系统，其特征在于：

所述的FPGA经超辐射发光二极管驱动电路控制超辐射发光二极管产生一个波长固定的激光，激光照射到光纤布拉格光栅传感器上后反射回光信号输入阵列波导光栅解调芯片，阵列波导光栅解调芯片的输出信号经过低噪声电流/电压转换电路输入到FPGA，由FPGA采集电压值，计算出对应的阵列波导光栅解调芯片的输出通道电流，获取到光解调数据。

4.根据权利要求1所述的一种分布式布拉格管光栅测控系统，其特征在于：

所述的FPGA作为主控芯片，利用PID算法通过控制制冷片驱动的驱动能力，控制两个半导体制冷片的制冷能力，使得超辐射发光二极管和阵列波导光栅解调芯片工作在各自的最佳环境温度下。

5.根据权利要求1所述的一种分布式布拉格管光栅测控系统，其特征在于：

所述的阵列波导光栅解调芯片包括多个光电探测器；

所述的低噪声电流/电压转换电路包括多选一模拟开关芯片、低噪运算放大器、三个不同阻值的跨接电阻、三选一模拟开关芯片；

阵列波导光栅解调芯片中的各个通道均对应设置一个光电探测器，各个光电探测器的正极接地，各个光电探测器的负极经多选一模拟开关芯片和低噪运算放大器的反相输入端连接，低噪运算放大器的正相输入端和参考电压连接，三个跨接电阻的一端连接到低噪运算放大器的反相输入端，三个跨接电阻的另一端经三选一模拟开关芯片和低噪运算放大器的正相输入端连接，低噪运算放大器的正相输入端连接到FPGA的差分接口正端，FPGA的差分接口负端经一个电阻和FPGA的输出端连接，同时FPGA的差分接口负端经一个电容接地。

6.根据权利要求1所述的一种分布式布拉格管光栅测控系统，其特征在于：

三个跨接电阻的阻值不同，通过三选一模拟开关芯片选通不同的跨接电阻来调节经过低噪运算放大器所进行放大的增益。

7.根据权利要求1所述的一种分布式布拉格管光栅测控系统，其特征在于：

还包括USB3.0芯片，FPGA和USB3.0芯片连接，将FPGA的输出数据经过SLAVE FIFO模式发送给USB3.0芯片，通过USB3.0芯片将数据发送到外部的上位机。

8.应用于权利要求1分布式布拉格管光栅测控系统的一种分布式布拉格管光栅测控方法，其特征在于：

所述的FPGA通过差分接口正端接收来自低噪运算放大器放大后的电压，同时通过差分接口负端接收来自接地电容的电压，将两种电压进行比较，若低噪运算放大器放大后的电压大于接地电容的电压，则从输出端口输出高电平的脉冲，并以50Mhz为周期，经过4096个周期统计从输出端口输出高电平的脉冲总数N，再按照以下公式计算待测电压作为阵列波导光栅解调芯片的光强信号的表征：

V＝N/4096*v

其中，V表示待测电压，v表示高电平的电压。