[发明专利]一种基于自外差探测的远距离光纤布拉格光栅传感方法和装置

摘要

基于自外差探测的远距离光纤布拉格光栅传感方法，波长可调的窄线宽激光器发出的单频光束通过三端口的光纤耦合器后分成强度相等的两部分光束，一部分通过扰偏器，作为自外差探测的本征光；另一部分光束通过光脉冲调制模块调制成脉冲探测光；探测脉冲光通过光隔离器后进入到一段长距离传输光纤，然后通过远端光环形器进入传感光纤光栅阵列；光纤光栅反射回来的信号经移频模块对返回的反射传感信号进行移频，然后和本征光一起进入四端口光耦合器，产生的相干光信号通过光耦合器的另外两个端口进入平衡光电探测器转换成电信号。由信号采集分析和控制模块接收转换的电信号，将信号采集分析得到传感信号的时域轨迹，峰值功率就是相干信号的功率。

主权项

一种基于自外差探测的远距离光纤布拉格光栅传感方法，其特征在于包括以下步骤：步骤（1）波长可调的窄线宽激光器发出的单频光束通过三端口的3dB光纤耦合器后分成强度相等的两部分光束，一部分通过扰偏器，作为自外差探测的本征光；另一部分光束通过光脉冲调制模块调制成脉冲探测光；步骤（2）探测脉冲光通过光隔离器后进入到一段长距离传输光纤，然后通过远端光环形器的入射端口1和透射端口2进入到传感光纤光栅阵列；光纤光栅反射回来的信号通过远端环形器的透射端口2和反射端口3进入另一段长距离传输光纤，实现入射信号和反射传感信号的分离；步骤（3）移频模块对返回的反射传感信号进行移频，然后和本征光一起进入四端口3dB光耦合器，产生的相干光信号通过光耦合器的另外两个端口进入平衡光电探测器转换成电信号；由信号采集分析和控制模块接收转换的电信号，将信号采集分析和控制模块的中心频率设置成反射传感信号的频移量，就能够看到传感信号的时域轨迹，轨迹的峰值功率就是相干信号的功率；轨迹的横轴表示的是光信号自发射到接收的时间差，可用于计算光纤光栅的距离；步骤（4）通过信号采集分析和控制模块调节激光器的输出光波长，就可得到各个波长所对应的信号功率，从而绘制出传感光纤光栅阵列的反射谱，获得此时传感光纤光栅阵列的各个光纤光栅的布拉格波长；传感光纤光栅阵列的布拉格波长随温度、应力传感量变化而变化，因此通过布拉格波长的变化以及传感量随波长变化的关系就能够得出传感量的变化；信号采集分析和控制模块既采集和分析传感信号和传感量的变化又控制可调激光器的输出光波长。