[发明专利]全同光纤光栅数字化解调及区域温度监测方法及其系统

说明书

本发明公开了一种全同光纤光栅数字化解调及区域温度监测方法及其系统，其中方法包括以下步骤：对光纤光栅反射光谱功率信号进行采样，得到等时间间隔的采样数据；对采样数据进行等间隔抽样，并对抽样数据进行前向差分，通过差分结果的符号变化判断光栅反射峰的底部和顶部的粗略位置；若顶部功率与底部功率之差大于等于预设的峰高门限，则该峰为光栅反射峰；根据光栅反射峰顶部附近的采样数据计算反射峰的峰顶功率；对峰顶功率进行衰减得到动态阈值，将该动态阈值与反射峰采样数据长波长方向的交点对应的时间作为前沿时间，根据前沿时间算出前沿波长；根据前沿波长计算区域的实时温度。本发明可有效辨析波长该变量并真实反映区域实际温度变化。

技术领域

本发明涉及光纤光栅数字解调，尤其涉及一种全同光纤光栅数字化解调及区域温度监测方法及其系统。

背景技术

光纤光栅传感器在温度监测领域具有广泛的应用，目前产品均为不同波长的光纤光栅串联形成传感阵列，但这一方法受限于解调仪表的波长范围。例如解调仪表波长范围为40nm，则最多仅能承载20个不同波长的光纤光栅传感器。在实际应用中，如油罐、隧道等火灾监测系统，通常都是需要大范围区域温度监测，采用逐点光纤光栅传感器面临传感范围和传感器密度双重受限难题。

为解决上述难题，期望用一台光纤光栅解调器可以测量更多的传感器，全同光纤光栅区域温度监测方案应运而生。全同光纤光栅就是选取一系列同一温度下中心波长相同的多个光纤光栅串联，一个监测区域采用同一波段的光纤光栅温度传感器，使传感距离有了成倍增加，在油罐、隧道等火灾监测领域具备了与分布式光纤传感技术相匹敌的成本优势。但由于全同光纤光栅的中心波长的重叠，如何辨析波长改变量及换算温度是该技术的难点。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中采用全同光纤光栅时，由于中心波长的重叠，无法有效辨析波长该变量及进行温度换算的缺陷，提供一种可有效辨析波长该变量及进行温度换算的全同光纤光栅数字化解调及区域温度监测方法及其系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种全同光纤光栅数字化解调及区域温度监测方法，包括以下步骤：

对光纤光栅反射光谱功率信号进行采样，得到等时间间隔的采样数据；

对所述采样数据进行等间隔抽样，并对抽样数据进行前向差分，通过差分结果的符号变化判断光栅反射峰的底部和顶部的粗略位置；

若顶部功率与底部功率之差大于等于预设的峰高门限，则该峰为光栅反射峰；

根据光栅反射峰顶部附近的采样数据计算反射峰的峰顶功率；

对峰顶功率进行衰减得到动态阈值，将该动态阈值与反射峰采样数据长波长方向的交点对应的时间作为前沿时间，根据前沿时间算出前沿波长；

根据前沿波长计算区域的实时温度。

本发明所述的方法中，步骤根据光栅反射峰顶部附近的采样数据计算反射峰的峰顶功率具体为：对光栅反射峰顶部附近的采样数据的时间进行功率加权平均，得到反射峰顶部的精确时间，再通过该精确时间计算峰顶功率。

本发明还提供一种全同光纤光栅数字化解调及温度区域监测系统，包括：

信号采样模块，用于对光纤光栅反射光谱功率信号进行采样，得到等时间间隔的采样数据；

光栅反射峰粗判模块，用于对所述采样数据进行等间隔抽样，并对抽样数据进行前向差分，通过差分结果的符号变化判断光栅反射峰的底部和顶部的粗略位置，若顶部功率与底部功率之差大于等于预设的峰高门限，则该峰为光栅反射峰；

光栅反射峰精算模块，用于根据光栅反射峰顶部附近的采样数据计算反射峰的峰顶功率；