[發明專利]一種光纖光柵解調儀

有效

• 申請號: 201310507078.8
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103528607A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 王楊峰;夏旭鵬;韋冬青;潘建懿;陳緒英
• 申請（專利權）人: 寧波振東光電有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 張一平;鄧青玲

1.一種光纖光柵解調儀，其特征在于：包括掃描光源(1)、分光比為99:1的耦合器(2)、PLC分路器模塊(3)、多個3dB耦合器(4)、光纖光柵陣列(6)、參考光路(7)、數據采集模塊(12)、主控板(13)、工控機(17)和顯示器(18)，其中掃描光源(1)的電源輸入端與主控板(13)連接，掃描光源(1)在主控板(13)輸出的掃描電壓控制下輸出光信號，掃描光源(1)輸出的光信號通過耦合器(2)的A端進入，耦合器(2)的B端為分光比中99的部分，耦合器(2)的C端為分光比1中1的部分，耦合器(2)的B端接PLC分路器模塊3，耦合器(2)的C端進入參考光路(7)，PLC分路器模塊(3)的各通道輸出端分別通過一個3dB耦合器(4)后進入光纖光柵陣列(6)，光纖光柵陣列(6)中光纖光柵反射回來的信號依次通過與其連接的3dB耦合器(4)傳到數據采集模塊(12)，參考光路(7)的輸出端也與數據采集模塊(12)連接，數據采集模塊(12)與主控板(13)連接，主控板(13)與工控機(17)連接，工控機(17)與顯示器(18)連接；

其中，所述參考光路(7)包括第一參考光柵(8)、第二參考光柵(9)、第三參考光柵(10)和溫度傳感器，溫度傳感器與主控板連接，第一參考光柵(8)的波長λ2和第二參考光柵(9)的波長λ3靠近系統波長的一端，第三參考光柵(10)的波長λ4靠近系統波長的另一端，且λ4-λ3和λ3-λ2的比例在4:1到7:1之間。

2.根據權利要求1所述的光纖光柵解調儀，其特征在于：第一參考光柵(8)、第二參考光柵(9)、第三參考光柵(10)和溫度傳感器均設置在一鋁塊內，該鋁塊上開有U型槽，三個參考光柵和溫度傳感器互相緊靠設置在該U型槽中，同時U型槽內的縫隙內設置導熱硅膠固定，鋁塊上加有鋁板密封。

3.根據權利要求1所述的光纖光柵解調儀，其特征在于：所述PLC分路器模塊(3)由九個1X8PLC分路器(24)組成，其中耦合器(2)的B端與其中一個1X8PLC分路器(24)的輸入端連接，該1X8PLC分路器(24)的八個輸出端分別與剩下的八個1X8PLC分路器(24)的輸入端連接。

4.根據權利要求1所述的光纖光柵解調儀，其特征在于：所述數據采集模塊(12)包括16塊數據采集板(121)，每塊數據采集板(121)均包括有4個光路通道、一塊采集板CPU(22)和R232接口電路(23)，每個光路通道均設有PIN二極管(19)、自動增益控制電路(20)和模數轉換器(21)，4個光路通道的模數轉換器(21)與采集板CPU(22)連接，同時采集板CPU(22)還與自動增益控制電路(20)連接，然后采集板CPU(22)通過R232接口電路(23)與主動板(13)連接。

5.根據權利要求4所述的光纖光柵解調儀，其特征在于：數據采集模塊對自動增益控制電路的放大倍數進行實時調整，每一次完整的掃描過程，采集板CPU(22)對模數轉換器采樣的光纖光柵信號的幅值進行檢測，若最大值超過模數轉換器參考值的0.9倍，則相應減小自動增益控制電路的放大倍數；若最大值小于模數轉換器參考值的0.5倍，則相應增大自動增益控制電路的放大倍數。

6.根據權利要求1所述的光纖光柵解調儀，其特征在于：所述主控板(13)包括：放大及驅動電路(14)、數模轉換電路(15)和主控板CPU(16)，主控板CPU(16)與數模轉換電路(15)的輸入端連接，數模轉換電路(15)的輸出端與放大及驅動電路(14)的輸入端連接，放大及驅動電路(14)的輸出端與掃描光源(1)連接。

7.根據權利要求6所述的光纖光柵解調儀，其特征在于：所述掃描光源(1)的掃描策略為：掃描光源(1)采用鋸齒波電壓來驅動，主控板CPU(16)通過控制數模轉換電路(15)，再通過放大及驅動電路(14)產生鋸齒波，掃描電壓范圍在0-50V之間，完整的一次掃描過程包括三個階段：準備階段，正向掃描階段和反向掃描階段，各階段對應的時間分別為t1，t2和t3，t2>t3>t1，準備階段掃描電壓維持在準備電壓，持續時間為t1，作用為穩定光源，為正向掃描做準備；正向掃描階段電壓從起始電壓按一定斜率升高到最大電壓，持續時間為t2，斜率由掃描步進數決定；反向掃描時間電壓從最大電壓按一定斜率掃描到準備電壓，持續時間為t3，為下一次掃描做好準備，準備電壓和起始電壓相同或不同。

8.根據權利要求7所述的光纖光柵解調儀，其特征在于：掃描光源鋸齒波掃描電壓的實時調整策略：首先設置準備電壓、正向掃描的起始電壓，最大電壓和掃描步進數；掃描光源開始掃描后，主控板(13)對數據采集模塊(12)上傳上來的參考光路(7)的光柵信號進行分析，決定掃描電壓范圍是否需要實時調整：

若解析出參考光路的數據顯示參考光柵數量為3個及相鄰兩個參考光柵之間的峰值位置符合預先設定的范圍，則說明掃描光源的蠕變和漂移對系統的影響不大，不用對掃描電壓進行調整；

若解析出數據顯示參考光柵數量為2個或1個，則說明掃描光源的蠕變和漂移對系統影響很大，使得掃描光源輸出的波段范圍發生了偏移，則必須對掃描光源的掃描電壓進行調整，通過解析出來的參考光柵的位置來向上或向下調整起始電壓和最大電壓，來改變掃描光源光信號波長輸出范圍，進行下一次掃描，再次判斷參考光路的解析數據是否符合要求，若不符合，則再次調整，直到調整到位。