[發明專利]基于光纖布拉格光柵傳感器測量系統的實時測量方法

有效

• 申請號: 201210363013.6
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN103674079A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李嚴;趙克
• 申請（專利權）人: 桂林優西科學儀器有限責任公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01B11/16
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

1.基于光纖布拉格光柵傳感器測量系統的實時測量方法，本方法所用的基于布拉格光纖光柵傳感器測量系統包括可調諧激光光源、分光器、上位機、光功率計和n個光纖光柵傳感器；所述光纖光柵傳感器為光纖布拉格光柵傳感器；上位機連接控制可調諧激光光源和光功率計，可調諧激光光源連接一個3dB耦合器，激光從3dB耦合器的一個分光端口輸入、到達其合路端口串接的n個光纖光柵傳感器，n為1～120的整數；3dB耦合器的另一分光端口接至光功率計，；并且功率計的同步觸發輸入口連接可調諧激光光源的同步觸發輸出口；每個光纖光柵傳感器有一定的波長響應范圍，其反射光譜在此范圍內出現功率反射波峰，功率的峰值P_max對應的波長稱為中心波長λ_C，與主模相鄰的最高邊模的波峰功率為主模底部功率P_min，主模波峰兩側譜線的功率P_min處所對應的波長之差為該光纖光柵傳感器反射光譜的帶寬λ_BW；各光纖光柵傳感器對與其中心波長相同的輸入光的反射率為80～90%；其特征在于本實時測量方法的工作步驟如下：

Ⅰ、實驗取得各光纖布拉格光柵傳感器中心波長與標定的待測物理量之間的線性關系式的標定參數

使用標準儀器標定待測物理量至少三個不同的值，同時記錄在各標定的待測物理量作用下對應的各光纖布拉格光柵傳感器的中心波長，使用線性擬合方法計算待測物理量與光纖布拉格光柵傳感器中心波長的線性關系式，并且記錄此線性方程式的響應參數斜率和截距值；

Ⅱ、生成n個光纖光柵傳感器的參考數據表

在實時測試之前在初始狀態下，使用可調諧激光光源對n個光纖光柵傳感器進行波長掃描，通過光功率計測量n個串聯光纖光柵傳感器的反射光譜分布情況，功率單位為mw，一個波峰代表一個光纖光柵傳感器；第i個光纖光柵傳感器反射光譜主模峰值功率為P_imax、底部功率為P_imin，i為n個光纖光柵傳感器的序號，i=0,1,2,3,……n-1；在第i個光纖光柵傳感器反射光譜主模波峰的任意一側選取具有單調性的一段譜線作為該光纖光柵傳感器的參考光譜；參考光譜的上端點對應波長為λ_iH、對應功率為P_iH，其下端點對應波長為λ_iL、對應功率為P_iL，本系統各光纖光柵傳感器的參考光譜均取主模波峰左側或均取右側，從而得到以i為序的參考數據表，包括初始狀態下各個光纖光柵傳感器的反射光譜參數λ_iE、λ_i、P_iH以及P_iL，其中λ_i為參考光譜的中間波長，λ_i第一次賦值為λ_i=0.5(λ_iL+λ_iH)；λ_iE＝0.5|λ_iH-λ_iL|??；同時記錄該光纖光柵傳感器初始狀態下反射光譜的中心波長值λ_iC；

Ⅲ、實測各個光纖光柵傳感器對應測試點的物理參量

按照步驟Ⅱ所得參考數據表中n個光纖光柵傳感器的波長λ_i依次設定可調諧激光光源的輸出波長，使用光功率計實時測量各光纖光柵傳感器的反射光功率，記錄各λ_i對應的光纖光柵傳感器當前的反射光功率，并計算各光纖光柵傳感器中心波長偏移量Δλ_i；根據可調諧激光光源的輸出波長和反射光功率判定對應的光纖光柵傳感器序號，利用插值法由當前反射光功率和參考數據表計算各光纖光柵傳感器反射光譜的偏移；根據步驟Ⅰ所得各光纖布拉格光柵傳感器中心波長與待測物理量的線性關系式解調得到各傳感器所在測試點對應的待測物理量；

IV、持續實時解調待測物理量

不斷循環執行步驟Ⅲ，對n個光纖光柵傳感器的數據持續循環測定和對待測物理量持續解調，實時跟蹤緩變的待測物理量，直至接收到停止命令，運行停止。