[發明專利]亞納應變級多點復用光纖光柵準靜態應變傳感系統

在審

• 申請號: 201510859667.1
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105352446A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 何祖源;劉慶文;樊昕昱;陳嘉庚
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種亞納應變級多點復用光纖光柵準靜態應變傳感系統，其特征在于，包括：信號發生及探測機構和分別與之相連的光脈沖調制機構以及光纖光柵傳感機構，其中：信號發生及探測機構向光脈沖調制機構輸出調制信息，使得光脈沖調制機構生成調制后光脈沖并輸出至光纖光柵傳感機構，光纖光柵傳感機構的反射光信號通過信號發生及探測機構進行采集和檢測；

所述的信號發生及探測機構包括：控制模塊和分別與之相連的信號發生模塊和光電采集模塊，其中：光電采集模塊與光纖光柵傳感機構反射端相連，將光強度信號轉為模擬電信號；信號發生模塊分別生成相位調制信號、射頻載波信號和電脈沖調制信號并輸出至光脈沖調制機構；控制模塊對光電采集模塊獲得的信號進行解調，并通過解調結果控制電信號發生器與射頻信號發生器，以實現反饋控制。

2.根據權利要求1所述的亞納應變級多點復用光纖光柵準靜態應變傳感系統，其特征是，所述的光脈沖調制機構包括：依次串聯的窄線寬激光器、光相位調制器、光強度調制器和聲光調制器，其中：窄線寬激光器產生用于探測各個相移光柵的窄透射峰的激光，光相位調制器根據調制信息對激光進行相位調制；光強度調制器進一步對窄線寬激光進行可變頻率的強度調制，產生頻率可控的調制邊帶，作為光開關的聲光調制器產生用于時分探測的光脈沖并輸出至光纖光柵傳感機構。

3.根據權利要求1所述的亞納應變級多點復用光纖光柵準靜態應變傳感系統，其特征是，所述的光纖光柵傳感機構包括：依次串聯的光纖環行器、光纖耦合器、延時光纖陣列和相移光柵陣列，其中：光纖環行器接收用于時分探測的光脈沖以導入光纖光柵陣列，并將其反射的光信號輸出至信號發生及探測機構；光纖耦合器將一路探測光脈沖分成多路以導入各個光柵；延時光纖陣列由各路不同延時的光纖組成，將光脈沖以不同延時進行傳輸；相移光柵陣列探測應變信號。

4.根據權利要求1所述的亞納應變級多點復用光纖光柵準靜態應變傳感系統，其特征是，所述的光纖光柵傳感機構包括：依次串聯的光纖環行器、光纖耦合器、延時光纖陣列和光纖法布里-泊羅諧振腔，其中：光纖環行器接收用于時分探測的光脈沖以導入光纖光柵陣列，并將其反射的光信號輸出至信號發生及探測機構；光纖耦合器將一路探測光脈沖分成多路以導入各個光柵；延時光纖陣列由各路不同延時的光纖組成，將光脈沖以不同延時進行傳輸；光纖法布里-泊羅諧振腔探測補償溫度漂移。

5.一種基于上述任一權利要求所述系統的光柵探測方法，其特征在于，通過光脈沖調制機構生成光強度調制邊帶，由光纖光柵傳感機構實現對各個待測光柵的探測，其中光脈沖調制機構使用光相位調制和同步相位解調實現激光與光柵透射峰中心的頻率差的采集，進而通過光電采集模塊以復用解調的方式探測光對相移布拉格光柵的極窄透射中心，獲取各個光柵的頻域信息，實現反饋跟隨。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征是，所述的復用解調的方式是指：信號發生及探測機構的執行流程為“輪詢-反饋”方式，即每一輪探測獲取各個光柵的頻率信息與頻率變化信息，計算出各路的頻率修正值并用于下一輪探測，能夠在單個物理反饋回路中實現邏輯上的多個同時運行的反饋回路。