[發(fā)明專利]一種消除光強擾動的高穩(wěn)定性光纖傳感裝置及解調方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610876459.7
• 申請日: 2016-10-08
• 公開（公告）號: CN106644031B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 張愛玲;張帥
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種消除光強擾動的具有高穩(wěn)定性的光纖傳感裝置，其特征在于該光纖傳感裝置包括：寬帶光源，隔離器，光纖傳感陣列，光電探測器陣列，數(shù)據(jù)采集卡及微型計算機；所述寬帶光源經過隔離器與光纖傳感陣列相連，光纖傳感陣列輸出的光信號由光電探測器陣列進行檢測，之后由數(shù)據(jù)采集卡對光電探測器陣列的輸出信號進行模數(shù)轉換，再利用微型計算機中的解調算法對輸出信號進行數(shù)據(jù)處理；所述的光纖傳感陣列組成方式為：2×2耦合器C0的一個端口a作為光纖傳感陣列的輸入端，2×2耦合器C0的一個端口c通過波分復用器和傳感臂陣列相連接，2×2耦合器C0的另一個端口d與參考臂連接，傳感臂陣列信號與參考臂信號在2×2耦合器C0的端口b干涉輸出。

2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的傳感臂陣列由n個傳感臂組成，所述2×2耦合器C0的c端口接波分復用器輸入口，波分復用器具有N個輸出端口，N≥2n，其中2n個輸出端口分別連接2×1耦合器C1，C2…Cn的a/b端，每個2×1耦合器的c端口各連接一個傳感光纖F1，F(xiàn)2…，或Fn，每個傳感光纖的另外一端接兩個光纖光柵B1、B2，…，或B2n-1、B2n，兩個光纖光柵B2n-1、B2n的中心波長分別與對應2×1耦合器Cn的a/b端口所連接波分復用端口的波長一致；兩個光纖光柵之間的光纖上各纏有一個壓電陶瓷P1，…或Pn。

3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于所述的參考臂由參考光纖及法拉第旋轉鏡及壓電陶瓷P0構成；所述2×2耦合器C0的d端口連接參考光纖，參考光纖的另一端和法拉第旋轉鏡相連接；參考光纖上纏有一個壓電陶瓷P0。

4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的光電探測器陣列由解波分復用器和2n個光電探測器構成；所述2×2耦合器C0的b端口連接解波分復用器的輸入端口，解波分復用器具有N個輸出端口，N≥2n，其中2n個輸出端口各連接一個光電探測器。

5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的裝置，其特征在于所述的傳感光纖為單模光纖，光纖長度根據(jù)具體需求進行調整。

6.采用權利要求3所述的裝置進行基于參考補償?shù)腜GC解調方法，其特征在于所述的解調方法是：首先在壓電陶瓷P0上加載由信號發(fā)生器產生的正弦信號cosω₀t作為載波；在壓電陶瓷P1-Pn上加載由信號發(fā)生器產生的幅度恒定的正弦信號作為參考信號；寬帶光源輸出經隔離器，光纖傳感陣列，由光電探測器陣列探測，采樣并模數(shù)轉換后輸出2n路信號；對每個傳感臂上的信號進行解調，得到每個傳感臂上的待測信號。

7.根據(jù)權利要求6所述的解調方法，其特征在于所述的對每個傳感臂上的信號進行解調的方法是，將第2i路信號與基頻載波cosω₀t和2倍載波cos2ω₀t混頻，再依次通過低通濾波器濾波、微分交叉相乘、相減積分后，得到信號S_2i，；第2i-1路信號與基頻載波cosω₀t和2倍載波cos2ω₀t混頻，再依次通過低通濾波器濾波、微分交叉相乘、相減積分后，得到信號S_2i-1；將信號S_2i和信號S_2i-1進行相減運算，得到信號M_i；計算信號M_i的上下包絡，并對上下包絡進行相減運算，得到信號R_i；將信號S_2i-1與信號R_i相除，再經過帶通濾波器得到信號O_i，O_i即為第i個傳感臂上的待測信號，i取正整數(shù)1，2，3，4…n。

8.根據(jù)權利要求6所述的解調方法，其特征在于所能測量的傳感臂的路數(shù)n受波分復用器及解波分復用器的輸出端口的數(shù)量N限制，1≦n≦N/2，可根據(jù)使用需要確定。

9.根據(jù)權利要求6所述的解調方法，其特征在于，待測信號的頻率ω_s、幅度D以及載波信號頻率ω₀應滿足關系式待測信號才能正確解調。