[发明专利]一种光纤传感器以及测量方法、装置及存储介质

说明书

本说明书公开了一种光纤传感器以及测量方法、装置及存储介质，通过基于微波信号对光信号进行强度调制，再将调制后的光信号输入包含弱反光栅阵列的光纤中，得到反射信号，之后对部分反射信号进行色散补偿，基于色散补偿后的反射信号以及未色散补偿的反射信号，确定该包含弱反光栅阵列的光纤中各位置分别对应的变化量。本说明书中的光纤传感器采用了包含弱反射光栅阵列的光纤以及色散补偿模块，在弱反光栅阵列的各弱反光栅的中心频率相差较小的情况下，也可检测到各光栅对应的反射信号，保证了测量效率。

技术领域

本说明书涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种光纤传感器以及测量方法、装置及存储介质。

背景技术

目前，光纤传感器由于重量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等特点，被应用在石油化工、航空航天、民用工程结构、国防等多个领域。

通常情况下，光在光纤中传输的过程中，若光纤传感器的外界环境中温度、应力等发生变化，则光纤中各光栅反射会的光信号的光强、波长、相位等多种参数会发生改变。因此现有技术一般采用将脉冲光信号发射到光纤中，得到光纤中的光栅反射回的反射信号，再基于发射的光信号和接收到的反射信号在参数上的差距，确定光纤中各位置的变化量，进而将变化量作为测量结果的方式，来确定光纤传感器外界环境的变化量。

但是，目前在确定光纤中各位置的变化量时，在光纤中各光纤的中心波长差距较小的情况下，往往无法确定出较为准确的变化量，使得测量准确率较低。基于此，本说明书提供一种光纤传感器。

发明内容

本说明书提供一种光纤传感器以及测量方法、装置及存储介质，以部分的解决现有技术存在的上述问题。

本说明书采用下述技术方案：

本说明书提供一种光纤传感器，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。

可选地，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。

可选地，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；