[發(fā)明專利]一種光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710635645.6
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107436158A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉柯
• 申請（專利權(quán)）人: 天津求實飛博科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司12211
• 代理人: 李成運

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)領(lǐng)域，尤其是涉及一種光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在光纖光柵傳感解調(diào)領(lǐng)域中，現(xiàn)有的常見解調(diào)系統(tǒng)包括可調(diào)諧光纖F-P濾波系統(tǒng)、非平衡的M-Z干涉系統(tǒng)、匹配光柵系統(tǒng)及邊緣濾波系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)給涉及多種光學(xué)模塊，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實現(xiàn)小型化。

其中，可調(diào)諧光纖F-P濾波系統(tǒng)的非線性及重復(fù)性差影響解調(diào)精度，并且當(dāng)增加光源的掃描頻率時，光纖光柵反射信號的邊模抑制比將明顯降低，進一步提高解調(diào)難度。而非平衡的M-Z干涉系統(tǒng)由于參考臂與測量臂的光程差需要嚴(yán)格受控于外界環(huán)境的變化，并且系統(tǒng)對外界環(huán)境變化的響應(yīng)極為敏感，因此這種方法只適用于對動態(tài)參量的測量，無法實現(xiàn)恒定參量的解調(diào)。匹配光柵系統(tǒng)要求參考光柵與測量光柵有完全一致的性能參數(shù)，這在實際應(yīng)用中是很難實現(xiàn)的，進而導(dǎo)致該方法的降價空間很小。對于邊緣濾波系統(tǒng)，耦合器的耦合比與濾波器的穩(wěn)定性將嚴(yán)重影響解調(diào)結(jié)果的精確性，使這種系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。

由于目前的解調(diào)系統(tǒng)大多采用離散的光學(xué)器件，無法應(yīng)用到集成光學(xué)器件，實現(xiàn)模塊化的解調(diào)，從而陷入解調(diào)系統(tǒng)體積大、成本高的困境。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)，尤其適合小型的解調(diào)系統(tǒng)，可減小系統(tǒng)體積，降低成本。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)，包括光源、光環(huán)形器、傳感器件、光譜分析儀以及計算機，

所述光源用于實現(xiàn)光源的連續(xù)輸出；

所述光環(huán)形器連接光源，用來將光源發(fā)出的光發(fā)送到傳感器件，再將傳感器件反射的光信號傳輸至光譜分析儀，所述光譜分析儀包括探測器以及采集器；

所述探測器連接環(huán)形器的輸出，用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號；

所述采集器連接探測器，用于接收電信號，并將數(shù)據(jù)傳輸至計算機。

進一步的，所述光源采用可調(diào)諧分布反饋激光二極管，通過調(diào)節(jié)注入電流的大小改變可調(diào)諧分布反饋激光二極管的輸出波長，從而在注入電流連續(xù)變化的條件下，使光源實現(xiàn)連續(xù)的波長輸出。

進一步的，所述傳感器件采用光纖布拉格光柵，可根據(jù)布設(shè)需要進行個數(shù)及路數(shù)的拓展。

進一步的，所述探測器采用PIN二極管。

進一步的，所述采集器使用AVR芯片ATmega16L-8AI實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能。

進一步的，當(dāng)光源功率較大時，可采用光纖耦合器替代光環(huán)形器。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：本發(fā)明克服了傳統(tǒng)解調(diào)系統(tǒng)難以實現(xiàn)小型化、輕型化、模塊化的劣勢；具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，加工成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的一種光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的探測器的電路示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所述的采集器的電路示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

如圖1所示，一種光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)，采用可調(diào)諧分布反饋激光二極管作為光源，通過調(diào)節(jié)注入電流大小改變可調(diào)諧分布反饋激光二極管的輸出波長，從而在注入電流連續(xù)變化的條件下，使光源實現(xiàn)連續(xù)的波長輸出；采用的可調(diào)諧分布反饋激光二極管代替了傳統(tǒng)解調(diào)系統(tǒng)中ASE光源與濾波器的組合，是本系統(tǒng)實現(xiàn)小型化的關(guān)鍵；這種激光二極管體積小，基于集成，可通過外界注入電流大小的改變，實現(xiàn)輸出波長的連續(xù)調(diào)節(jié)；

光環(huán)形器：與光源連接，用來將光源發(fā)出的光發(fā)送到傳感器件，再將傳感器件反射的光信號傳輸至探測器；當(dāng)光源功率較大時，可采用光纖耦合器替代