[發(fā)明專利]一種光纖光柵的定位方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310597894.2
• 申請(qǐng)日: 2013-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103591971A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗;劉清輝;劉翠青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢朗睿科技有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/26
• 分類號(hào): G01D5/26
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李曉林

1.一種光纖光柵的定位方法，其特征在于：其方法包括以下步驟：配置基于可調(diào)諧光源的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置，其可調(diào)諧光源具有波長(zhǎng)勻速線性掃描特性，通過(guò)設(shè)置可調(diào)諧光源的波長(zhǎng)掃描順序，分別從短波為起點(diǎn)和以長(zhǎng)波為起點(diǎn)，往返掃描一次，便可計(jì)算出光柵實(shí)際的中心波長(zhǎng)以及波長(zhǎng)掃描帶來(lái)的計(jì)算波長(zhǎng)和實(shí)際波長(zhǎng)的偏差,繼而可以得到待測(cè)光柵距離波長(zhǎng)解調(diào)裝置的位置。

2.如權(quán)利要求1所述的光纖光柵的定位方法,其特征在于：其包括以下具體步驟：

步驟1）、配備一臺(tái)基于可調(diào)諧光源的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置，其波長(zhǎng)勻速線性掃描，掃描速度V=dλ/dt，掃描速度V單位nm/s,其中，λ為可調(diào)諧光源的波長(zhǎng)；t：掃描時(shí)間；并至少配備一條光纖纖芯折射率n的光纖,光纖上刻有不同周期的待測(cè)光纖光柵；

步驟2）、設(shè)置可調(diào)諧激光器的掃描波長(zhǎng)順序，首先，從短波掃描到長(zhǎng)波，由光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置計(jì)算得出光柵波長(zhǎng)為λ₁，光柵波長(zhǎng)λ₁單位nm；然后，從長(zhǎng)波掃描到短波，由光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置計(jì)算得出此時(shí)光柵波長(zhǎng)為λ₂，光柵波長(zhǎng)λ₂的單位nm；以上掃描波長(zhǎng)順序可置換；由以上數(shù)據(jù)，可得出光柵實(shí)際的中心波長(zhǎng)λ=（λ₁+λ₂）/2，光柵實(shí)際的中心波長(zhǎng)λ單位為nm；根據(jù)公式△λ=（λ₁–λ）或△λ=（λ–λ₂）計(jì)算得出由波長(zhǎng)掃描帶來(lái)的計(jì)算波長(zhǎng)和實(shí)際波長(zhǎng)之間的偏差，繼而根據(jù)以下公式得到待測(cè)光柵距離波長(zhǎng)解調(diào)裝置的位置：

L=（c/n）*△λ/2V，其中c為真空中光速，取值3x10⁸米/秒；n為光纖有效折射率；△λ為波長(zhǎng)偏差量，單位nm；V為可調(diào)諧光源的波長(zhǎng)掃描速度，單位nm/s。

3.如權(quán)利要求2所述的光纖光柵的定位方法,其特征在于：所述光纖有效折射率n取值1.5。

4.如權(quán)利要求2所述的光纖光柵的定位方法,其特征在于：所述基于可調(diào)諧光源的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置，輸出波長(zhǎng)為光纖中傳輸波長(zhǎng)，波長(zhǎng)段包括以下幾個(gè)波長(zhǎng)段之一：1270～1650nm波長(zhǎng)段、1270～1650nm中間任意波長(zhǎng)段、1270～1650nm中間任意波長(zhǎng)段的組合。

5.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵的定位方法,其特征在于：所述基于可調(diào)諧光源的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置，包括一個(gè)可調(diào)諧光源、一個(gè)光耦合器或環(huán)形器、一個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊、一個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、一個(gè)計(jì)算控制單元。

6.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的一種光纖光柵的定位方法,其特征在于：當(dāng)所述基于可調(diào)諧光源的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置為多通道光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置，用至少一個(gè)1xN并且N≥1的分路器或光開(kāi)關(guān)將可調(diào)諧光源的光分成N路，而后對(duì)每一路進(jìn)行解調(diào)，所述多通道光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置包括一個(gè)可調(diào)諧光源、至少1個(gè)1xN并且N≥1的分路器或光開(kāi)關(guān)，至少一個(gè)光耦合器或環(huán)形器、一個(gè)單通道或多通道光電轉(zhuǎn)換模塊、一個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、一個(gè)計(jì)算控制單元。

7.一種光纖光柵的定位系統(tǒng),其特征在于，其包括至少一臺(tái)基于可調(diào)諧光源的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置和至少一路刻有光纖光柵傳感器的光纖；光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置的光路輸出端口與刻有光纖光柵傳感器的光纖連接，經(jīng)光柵傳感器返回的數(shù)據(jù)經(jīng)波長(zhǎng)解調(diào)裝置解調(diào)后得到定位信息和/或溫度信息和/或應(yīng)變信息，光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置的光源為可進(jìn)行勻速線性掃描的可調(diào)諧光源，其波長(zhǎng)分辨率可達(dá)到1pm，波長(zhǎng)掃描速度大于10pm/2us。

8.如權(quán)利要求7所述的一種光纖光柵的定位系統(tǒng)：其特征在于，基于可調(diào)諧光源的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置包括一個(gè)可調(diào)諧光源模塊、一個(gè)光耦合器或環(huán)形器、一個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊、一個(gè)數(shù)據(jù)采集單元、一個(gè)計(jì)算控制單元；可調(diào)諧光源的輸出端接光耦合器或環(huán)形器的輸入端，光耦合器或環(huán)形器的一輸出端以光纖端口的形式留出，外接待測(cè)的至少一個(gè)布拉格光纖光柵，另一輸出端經(jīng)光電轉(zhuǎn)換模塊后接入數(shù)據(jù)采集單元，最終進(jìn)入計(jì)算控制單元。