[发明专利]一种嵌入式段式扫描光纤光栅传感解调系统及方法

摘要

本发明涉及一种嵌入式段式扫描光纤光栅传感解调系统，包括波长可调激光器、光纤分路器、光纤耦合器、光纤光栅传感器、光电探测器、调理‑放大‑采样电路和嵌入式控制器，嵌入式控制器的控制端口连接波长可调激光器，波长可调激光器输出的激光经过光纤分路器分路后，各光束分别由对应的光纤耦合器输出到对应的光纤光栅传感器，由光纤光栅传感器反射的激光依次经对应的光纤耦合器和光电探测器进入调理‑放大‑采样电路，然后返回到嵌入式控制器。与现有技术相比，本发明不仅扫描效率高，功效高，而且系统精度和稳定性好，系统实现简单，性价比极高。

主权项

1.一种嵌入式段式扫描光纤光栅传感解调系统，其特征在于，包括波长可调激光器(1)、光纤分路器(2)、光纤耦合器(3)、光纤光栅传感器(4)、光电探测器(5)、调理‑放大‑采样电路(6)和嵌入式控制器(7)，所述的嵌入式控制器(7)的控制端口连接波长可调激光器(1)，波长可调激光器(1)输出的激光经过光纤分路器(2)分路后，各光束分别由对应的光纤耦合器(3)输出到对应的光纤光栅传感器(4)，由光纤光栅传感器(4)反射的激光依次经对应的光纤耦合器(3)和光电探测器(5)进入调理‑放大‑采样电路(6)，然后返回到嵌入式控制器(7)，所述的光纤分路器(2)输出端连接多个分路，其中一个分路连有一个用于误差修正的参考光纤光栅传感器(40)，其余的分路上均串联了多个光纤光栅传感器(4)，每个分路串联一个光纤耦合器(3)和一个光电探测器(5)，采用所述的嵌入式段式扫描光纤光栅传感解调系统获取环境参数的步骤，包括自动标定、段式扫描和数据处理，其中，所述的自动标定采用全波段自动扫描，包括：嵌入式控制器(7)在全工作波段内按照标定扫描步长ΔS以增量的方式控制波长可调激光器(1)特定功率和特定波长的输出，对光纤光栅传感器(4)进行扫描，对扫描到的每个光纤光栅传感器(4)记录三个标定参数：嵌入式控制器(7)设置的波长可调激光器(1)的标定输出数值、嵌入式控制器(7)获取的反射光谱的标定最大功率以及嵌入式控制器(7)从输出波长可调激光器(1)的控制信号到获取反射光谱的标定最大功率之间的标定延时ΔTi；嵌入式控制器(7)对每一个光纤光栅传感器(4)的标定参数按先后顺序增加索引并分组存储，每个索引对应一个特定光栅的三个标定参数；所述的段式扫描包括：嵌入式控制器(7)根据标定阶段记录的索引及标定参数，设置对应的扫描段，每个索引对应一个扫描段，各扫描段的嵌入式控制器(7)输出数值的起点为标定输出数值‑ΔD，终点为标定输出数值+ΔD，使扫描段的波长范围为预估的中心波长偏移范围，在每个扫描段内以步长ΔS进行扫描，获取各扫描段内的反射光谱的最大功率Pimax及对应的波长可调激光器(1)的输出数值Di；所述的数据处理包括：根据自动标定和段式扫描获得的数据进行比较，得到对应光纤光栅传感器(4)的中心波长偏移量，从而获取相关的环境参数。