[發明專利]一種大容量并行光纖光柵傳感分析儀

有效

• 申請號: 201110414568.4
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102419187A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 楊海根;張榮貴;袁斌
• 申請（專利權）人: 上海漢昆光電科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及光纖光柵傳感技術領域，尤其涉及大容量并行光纖光柵傳感分析儀。

?

背景技術

光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過紫外光照射的方法將入射光相干場圖樣寫入纖芯，在纖芯內產生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成永久性空間的相位光柵，其作用實質上是在纖芯內形成一個窄帶的（透射或反射）濾波器或反射鏡。當一束寬光譜光經過光纖光柵時，滿足光纖光柵布拉格條件的波長將產生反射，其余的波長透過光纖光柵繼續傳輸，反射光的波長由光纖光柵的有效折射率和折射率的變化周期決定，當在外界溫度、壓力、位移等因素作用下引起光纖光柵長度發生變化時，會引起光纖光柵的有效折射率和折射率周期變化，所以通過測量反射光的波長，就可以測量出外界因素變化情況。經過多年研究，用于測量各種物理量的多種結構光纖光柵傳感器己被制作出來，光纖光柵傳感器具有結構簡單、體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕、高靈敏度、高分辨率等許多優點，在許多領域得到了廣泛的應用。

如圖1，光纖光柵傳感分析儀用來檢測和解調光纖光柵傳感信號，傳統光纖光柵傳感分析儀基于傳統ASE光源、光開關、電子開關、低采樣速率電路等。其存在以下缺陷：

第一，現有技術采用的光電轉換電路是線性放大電路或對數放大電路，線性放大電路的缺點是光功率的動態輸入范圍小；對數放大電路的動態輸入范圍比線性放大電路的輸入范圍稍大，但它的缺陷是放大后的波形會失真，造成測量精度和測量重復度降低。

第二，傳統的ASE光源存在光功率小引起的通道容量小、傳輸距離短的缺點。

第三，模擬控制掃描電路存在抗干擾能力差、溫度漂移、控制精度不高、不能在線修改控制參數的問題。

第四，傳統模擬數據采集電路通道數量少，每個通道之間不是嚴格的同步采集，采用速度和采用位數低。

第五，光開關進行通道切換時間比較長，一般切換一個通道需要幾十毫秒，造成每個通道采樣速度比較慢，隨著通道數的增加，通道的采樣速度等比例的降低，光開光切換次數有一定的上限，長期連續運行會造成系統使用壽命比較短，光開關、耦合器的使用導致通道之間不能進行同步并行采集，各個通道只能按照輪詢的方式進行采集。

綜上所述，傳統光纖光柵傳感分析儀采樣速度低、通道容量小、通道之間不能同步采集、光功率小、測量精度低。而現在許多工程應用中要求同時使用大量的光纖光柵傳感器、并要求所有傳感器進行并行同步采集。

?

發明內容

本發明的目的是提供一種大容量并行光纖光柵傳感分析儀，以解決現有技術中光纖光柵傳感分析儀光功率動態輸入范圍小、通道數少、通道間不同步的問題。

本發明的技術方案如下：

一種大容量并行光纖光柵傳感分析儀，包括：光源、光纖可調諧濾波器、控制掃描模塊、波長標準具、模擬數據采集模塊、光分路盒模塊、自適應多路并行光電轉換模塊；

光源，用于向光纖可調諧濾波器提供光信號；

光纖可調諧濾波器，用于向光分路盒模塊提供連續波長序列的光；其上設置有光輸入端和控制輸入端；

控制掃描模塊，用于控制光纖可調諧濾波器輸出連續波長序列的光；

所述光分路盒模塊設置有：

用于連接波長標準具的一個輸出端口；

用于連接光纖光柵傳感器的并行的第一雙向端口、第二雙向端口、……?、第n雙向端口；

用于連接自適應多路并行光電轉換模塊的第一輸出端口、第二輸出端口、……?、第n輸出端口；

自適應多路并行光電轉換模塊，用于將光分路盒模塊及波長標準具輸入的光信號轉換成電壓信號并輸入到模擬數據采集模塊；所述光電轉換模塊設置有n+1個光信號輸入端口、n+1個電信號輸出端口；

模擬數據采集模塊，用于將自適應多路并行光電轉換模塊輸入的電信號轉換成數字信號，并傳輸給外圍計算機設備；

所述光源的輸出端與光纖可調諧濾波器的光輸入端連接，所述控制掃描模塊的輸出端與光纖可調諧濾波器的控制輸入端連接，所述光纖可調諧濾波器的輸出端與光分路盒模塊的輸入端連接，所述光分路盒模塊的一個輸出端口與波長標準具的輸入端連接；

所述波長標準具的輸出端以及光分路盒模的第一輸出端口、第二輸出端口、……?、第n輸出端口分別與自適應多路并行光電轉換模塊的n+1個光信號輸入端口一一對應連接；所述自適應多路并行光電轉換模塊的n+1個電信號輸出端口分別與模擬數據采集模塊連接；所述模擬數據采集模塊與外圍計算機設備連接。