[发明专利]一种强度解调的光纤光栅准分布式传感系统

说明书

本发明涉及一种强度解调的光纤光栅准分布式传感系统，光波经光纤光栅后进入PLC分束器被分成1*N的通道，每个通道上连接一个和标准光纤光栅相同的光纤光栅传感器实现准分布式测量，通过PD探测器及信息采集处理电路模块对测试数据进行采集和处理并输出光谱，实现了强度解调，数据表明，本发明的光功率测试结果与温度呈较好的线性拟合关系，说明本发明解调机制可靠，比传统解调仪结构简单、成本低、体积小，信号易反馈，且能够实现多参量的准分布式测量，这将在传感应用中发挥重要作用。

技术领域

本发明涉及光纤光栅技术领域，具体涉及一种强度解调的光纤光栅准分布式传感系统。

背景技术

光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源光纤器件；光纤光栅主要的制作方法是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜，当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输。

光纤光栅传感器经过最近二十年的研究和发展，是技术已经比较成熟的光纤传感器，具有抗电磁干扰、电绝缘性能好、安全可靠、耐腐蚀、体积小、重量轻、传输损耗小、传输容量大等优点，还可实现多点分布式测量，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，比如：可测量温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、 电压、液位、液体浓度、成分等，因此在传感领域得到了广泛的应用。在土木工程、交通设施、油气管道、大型构件、气体吸收等系统中得到了较多的开发应用，体现出来明显的实时监测和准分布式的价值和优势。

目前，一般使用解调仪器对光纤光栅传感器测量的参数进行解调，解调的机制都是基于外部参量导致光纤光栅反射中心波长的变化，然后通过扫描光纤光栅中心波长，与滤波器进行时域匹配，获得波长的变化量；即，目前针对光纤光栅解调仪的机制大都是根据光纤光栅的中心波长变化进行波长解调；虽然具备信号解调速率快、精度高等特点，但是也存在解调设备昂贵，在小规模或者小场景应用中，成本过高，信号不易反馈等问题。

现有技术中偶有对光纤光栅传感器进行强度解调的示例，如专利CN201410756602.X，一种强度解调型光纤气体传感装置，该专利中利用空心光纤作为气体探测传感器，利用啁啾光纤光栅作为滤波器，传感器反馈的光信号进行滤波，从而反映强度变化；但这种强度解调机制，依赖于具有特定性的光纤光栅，如啁啾光纤光栅和长周期光纤光栅，多针对单一性的光纤光栅传感器进行使用，不适用于光纤光栅传感系统的大规模分束和分布应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种强度解调的光纤光栅准分布式传感系统，采用强度解调机制实现分布式测量，具有成本低，体积小，结构简单，信号易反馈等优点，适合在小规模或小场景中应用。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种强度解调的光纤光栅准分布式传感系统，包括通过传输光纤依次连接的光源、光纤光栅、PLC分束器、光纤光栅传感器、PD探测器和信息采集处理电路模块，所述光源采用宽光谱光源，光波经光纤光栅后进入PLC分束器被分成1*N的通道，每通道上连接一个与前路上的光纤光栅参数相同的光纤光栅传感器，每一个通道还对应一个PD探测器，用于将光信号转换为电信号，信息采集处理电路模块用于对电信号进行数据处理和判别后输出光谱。

在一个优选的实施例中，所述标准光纤光栅的中心波长为1549.92nm， PLC分束器为1*8分束器。

在另一个优选的实施例中，所述标准光纤光栅的中心波长为1543.68nm， PLC分束器为1*2分束器。

所述光源为LD激光或LED。

通道中的光纤光栅传感器根据待测物理量进行必要的封装。