[發明專利]基于AWG的光纖光柵傳感器的解調裝置

無效

• 申請號: 201310047875.2
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103148879A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 呂國輝;商紹華;王亮
• 申請（專利權）人: 黑龍江大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 胡樹發

技術領域

基于AWG(Arrayed?Waveguide?Grating)的光纖光柵傳感器的解調裝置屬于聲發射檢測技術領域，應用于聲發射測量領域中對光纖光柵傳感器的解調。

背景技術

聲發射技術是一種先進的無損檢測技術，它通過探測和分析被測物自身發出的聲波獲知被測物內部損傷、斷裂、變形等信息，該技術在石油、化工、電力、航空航天、金屬加工、水利水電等領域有著廣泛應用。聲發射技術的關鍵元件是對聲波進行采集和探測的聲發射傳感器。

在許多特殊的場合，利用光纖光柵制作的聲發射傳感器具有許多傳統傳感器不具備的特點。光纖光柵具有體積小、重量輕、耐腐蝕、抗電磁干擾能力強、易集成、結構簡單等優點，可以埋覆在被測物體和材料內部對各種損傷的聲發射信號進行檢測。

傳統的光纖光柵傳感信號解調方式多為波長掃描型或濾色片強度檢測型，前者傳感波長范圍大，可達80nm，但解調速度低，其最高為幾千赫茲；后者解調速度快，可達10M赫茲，但傳感波長范圍窄，一般只有2～3nm；上述兩種解調方式中的傳感波長范圍和解調速度不能同時達到最佳的解調效果，傳感波長范圍和解調速度均成反比。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有傳統的光纖光柵傳感信號解調方式中存在的傳感波長范圍和解調速度成反比的問題，本發明提供了一種基于AWG的光纖光柵傳感器的解調裝置。

基于AWG的光纖光柵傳感器的解調裝置，它包括ASE(amplified?spontaneous?emission)光源、1×N分路器、N個AWG、N個光纖光柵探頭、PIN(positive?intrinsic?negative)光電轉化器、信號放大及A/D(analog/digital)轉換模塊和FPGA(Field?programmable?gate?array)處理電路；所述的ASE光源的光信號輸出端與1×N分路器的光信號輸入端連接，所述的1×N分路器的N個光信號輸出端分別與N個AWG的光信號輸入端連接；所述的N個AWG的光信號的輸入輸出端分別與N個光纖光柵探頭的光信號的輸入輸出端連接，其中N為大于1的正整數；

AWG有4個窄帶光信號輸出端，每個AWG的4個窄帶光信號輸出端分別與PIN光電轉化器的光信號輸入端連接，所述的PIN光電轉化器的電信號輸出端分別與信號放大及A/D轉換模塊的模擬信號輸入端連接；所述的信號放大及A/D轉換模塊的數字信號輸出端與FPGA處理電路的檢測信號輸入端連接。

所述的1×N分路器的N個光信號輸出端輸出的光信號相同。

所述的ASE光源輸出的光信號的光功率范圍在100mW～500mW之間，所述光信號的譜寬范圍在40nm～50nm之間。

所述的信號放大及A/D轉換模塊的A/D采樣速率大于10MHz，采樣精度為16位。

所述的光纖光柵探頭采用光信號強度為3dB、帶寬為0.6nm的單模光纖光柵。

所述的N為大于或等于3的正整數。

本發明帶來的有益效果是：傳感波長范圍寬，可達到1525nm～1565nm的同時解調速度可達10MHz，且靈敏度強，靈敏度強可達到2με。

附圖說明

圖1是本發明所述的基于AWG的光纖光柵傳感器的解調裝置的原理示意圖；

圖2是本發明所述的AWG的透射光譜圖；圖中曲線ch1、曲線ch2、曲線ch3和曲線ch4分別對應AWG的4個窄帶光信號輸出端輸出的光信號的光譜曲線。

具體實施方式

具體實施方式一：參見圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于AWG的光纖光柵傳感器的解調裝置，它包括ASE光源1、1×N分路器2、N個AWG3、N個光纖光柵探頭4、PIN光電轉化器5、信號放大及A/D轉換模塊6和FPGA處理電路7；所述的ASE光源1的光信號輸出端與1×N分路器2的光信號輸入端連接，所述的1×N分路器2的N個光信號輸出端分別與N個AWG3的光信號輸入端連接；所述的N個AWG3的光信號的輸入輸出端分別與N個光纖光柵探頭4的光信號的輸入輸出端連接，其中N為大于1的正整數；

AWG3有4個窄帶光信號輸出端，每個AWG3的4個窄帶光信號輸出端分別與PIN光電轉化器5的光信號輸入端連接，所述的PIN光電轉化器5的電信號輸出端分別與信號放大及A/D轉換模塊6的模擬信號輸入端連接；所述的信號放大及A/D轉換模塊6的數字信號輸出端與FPGA處理電路7的檢測信號輸入端連接。