[发明专利]多通道高精度光纤光栅传感解调装置及其解调方法

摘要

本发明公开了一种多通道高精度光纤光栅解调装置及其解调方法，其中，装置采用宽带光源、可调谐FP滤波器和光放大器串接构建可调谐激光器，获取高稳定性、高功率的可调谐激光输出；以光纤光栅的反射信号幅值作为动态反馈，采用电控可调光衰减器动态实时调节每一个光纤光栅波长对应的光功率衰减量，从而在每一个光纤光栅波长下获得动态补偿的幅值稳定的高信噪比传感信号光功率，综合补偿了光源的不平坦、光纤光栅传感器阵列布设和使用中的不可预期的动态变化，从而有效提高光纤光栅传感器的长期检测能力和检测精度。在航天、航空、石化、土木和电力领域有很好的应用前景。

主权项

一种多通道高精度光纤光栅传感解调装置，其特征在于，该装置包括宽带光源（1）、固定光衰减器（2）、光隔离器（3）、可调谐FP滤波器（4）、光放大器（5）、光纤耦合器（6）、光纤FP标准具（7）、电控可调光衰减器（8）、1×N光开关（9）、多个光纤无源器件（11）、光纤光栅传感器阵列（12）、第一光电探测器（13）、第二光电探测器（16）、采集卡（14）和计算机（15）；其中：宽带光源（1）：采用C波段ASE光源、C+L波段ASE光源和SLD光源中任何一种，输出功率在0.5mW～10mW；固定光衰减器（2）：用来调节光源输出光功率，以达到可调谐FP滤波器（4）对入口功率的限制范围；光隔离器（3）：防止从光源输出的光反射回光源，以减小对光源造成伤害；可调谐FP滤波器（4）：通过对其驱动电压的调节从宽带光源中滤出波长变化的窄光谱信号，从而形成高稳定度的可调谐激光输出，可调谐FP滤波器的谱宽在10pm～200pm，自由谱范围为100nm～200nm；光放大器（5）：采用与光源工作波段匹配的光放大器，光放大器（5）选用光纤放大器或半导体光放大器，经过光放大器（5）放大可调谐激光输出光功率，从而形成10mW的可调谐激光输出；光纤耦合器（6）：将经过光放大器（5）输入的激光分成两束；一束光依次通过光纤FP标准具（7）、光电探测器（13）和采集卡（14）后传输给计算机（15）进行波长校正处理，另一束光依次通过电控可调光衰减器（8）、1×N光开关（9）和光纤无源器件（11）后传输给由多个串联的、不同反射波长的光纤光栅传感器构成的光纤光栅传感器阵列（12）；光纤FP标准具（7）：用于输出等光频间隔的梳状光谱线，光频间隔在10GHz～100GHz；电控可调光衰减器（8）：用于动态实时调节每一个光纤光栅波长对应的光功率衰减量，从而在每一个光纤光栅波长下获得动态补偿的、幅值稳定的传感信号光功率；1×N光开关（9）：通过控制其驱动板，实现光在N路的相应切换，N的数值选自2，4，8，16，32，64，128中的一个；光纤无源器件（11）：将光源发出的光传输到待检测物体并收集反射信号光，光纤无源器件采用光纤环形器或光纤耦合器；光纤光栅传感器阵列（12）：用于感知外界待测量物体引起的参量变化，并将其编码到光纤光栅反射波长上；第一光电探测器（13）和第二光电探测器（16）：第一光电探测器（13）设置在光纤FP标准具（7）与采集卡（14）之间，第二光电探测器（16）设置在光纤无源器件（11）与采集卡（14）之间，第一光电探测器（13）和第二光电探测器（16）均分别用于将输入的光信号转化为电压模拟信号；采集卡（14）：采集由第一光电探测器（13）和第二光电探测器（16）得到的电压模拟信号，并输出控制可调谐FP滤波器（8）的模拟信号、1×N光开关（9）的数字信号和电控可调光衰减器（4）的模拟信号；计算机（15）：通过对采集卡（14）的控制，实现多通道光纤光栅的解调计算、显示和存储。