[发明专利]一种光纤传感器以及测量方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种光纤传感器，其特征在于，所述光纤传感器至少由以下器件组成：光源(1)、矢量网络分析仪(2)、电光强度调制器(3)、包含弱反光栅阵列的光纤(4)、光纤放大器(5)、光纤耦合器(6)、色散补偿模块(7)、解调模块(8)；其中：

所述电光强度调制器(3)，用于将所述矢量网络分析仪(2)产生的微波信号调制到所述光源(1)产生的光信号中，并将调制后的所述光信号输入所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)；

所述光纤放大器(5)，用于接收所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)的反射信号，并将放大后的所述反射信号输入所述光纤耦合器(6)；

所述光纤耦合器(6)，用于将放大后的所述反射信号进行分路，将得到的第一分路信号输入所述色散补偿模块(7)，将得到的第二分路信号输入所述解调模块(8)；

所述色散补偿模块(7)，用于针对所述第一分路信号中的每个子信号，确定该子信号对应的光栅，并根据所述光栅对应的中心频率，对该子信号进行色散延时，以及将色散延时后的各子信号，作为色散补偿后的第一分路信号，输入所述解调模块(8)；

所述解调模块(8)，用于根据历史测量时刻确定出的第二分路信号和色散补偿后的第一分路信号，以及当前时刻确定出的所述第二分路信号和所述色散补偿后的第一分路信号，确定当前时刻所述色散补偿后的第一分路信号中各子信号分别对应的变化延时，并针对所述色散补偿后的第一分路信号中的每个子信号，根据该子信号的变化延时，确定该子信号对应的光栅的变化量。

2.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述解调模块(8)，用于确定所述色散补偿模块(7)对应的色散补偿函数，并根据确定出的该信号的变化延时和所述色散补偿函数，确定该子信号的中心波长的变化量，以及根据所述中心波长的变化量和所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)的物理属性，确定该子信号对应的光栅的变化量；

其中，所述物理属性至少包括弹光效应系数和热光效应系数。

3.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述光纤耦合器(6)包含第一光纤耦合器(60)和第二光纤耦合器(61)；

所述第一光纤耦合器(60)，用于将所述光纤放大器(5)放大后的反射信号进行分路，将得到的第一分路信号输入所述色散补偿模块(7)，将得到的所述第二分路信号输入所述第二光纤耦合器(61)；

所述色散补偿模块(7)，用于将所述色散补偿后的第一分路信号输入所述第二光纤耦合器(61)；

所述第二光纤耦合器(61)，用于将所述色散补偿后的第一分路信号和所述第二分路信号进行耦合，得到待测信号，并将所述待测信号输入所述解调模块(8)；

所述解调模块(8)，用于根据接收到的待测信号，确定所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)中各光栅分别对应的变化量。

4.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述解调模块(8)，还用于针对所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)中的每两个相邻光栅，确定当前时刻该两个相邻光栅中各光栅分别对应的子信号沿所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)传输时的延时，分别作为当前时刻确定出的第一延时和第二延时，并根据所述当前时刻确定出的第一延时和所述第二延时，以及历史测量时刻确定出的第一延时和第二延时，确定光程延时，根据所述光程延时，确定所述该两个相邻光栅之间的光纤的光程差的变化量，并根据所述光程差的变化量和所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)的物理属性，确定该两个相邻光栅之间的光纤的变化量；

其中，所述物理属性至少包括弹光效应系数、热光效应系数、有效折射率和该两个相邻光栅之间的光纤的物理长度。

5.如权利要求1所述的光纤传感器，其特征在于，所述光纤传感器中还包括光纤环形器(10)，所述光纤环形器(10)和所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)连接；

所述光源(1)、所述矢量网络分析仪(2)、所述电光强度调制器(3)与所述光纤环形器(10)的输入端，形成所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)的输入光路；

所述光纤环形器(10)的输出端、所述光纤放大器(5)、所述光纤耦合器(6)、所述色散补偿模块(7)和所述解调模块(8)，形成所述包含弱反光栅阵列的光纤(4)的输出光路。