[發(fā)明專(zhuān)利]基于脈沖光源和穩(wěn)定干涉儀相結(jié)合的傳感解調(diào)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710674179.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107328430B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冉曾令;何秀;饒?jiān)平?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01D5/353
• 分類(lèi)號(hào): G01D5/353
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專(zhuān)利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明公開(kāi)一種基于脈沖光源和穩(wěn)定干涉儀相結(jié)合的傳感解調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)用于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)引入反饋控制電路，對(duì)系統(tǒng)中的干涉儀進(jìn)行反饋控制，使其工作在穩(wěn)定的光程差狀態(tài)，有效地避免外界信號(hào)對(duì)于干涉儀穩(wěn)定信號(hào)的干擾，從而提高傳感信號(hào)的解調(diào)性能；然后通過(guò)在傳感光纖中引入反射鏡，以實(shí)現(xiàn)不同傳感器的傳感信號(hào)的解調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種傳感信號(hào)的解調(diào)技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著光纖傳感走向?qū)嶋H應(yīng)用，傳感信號(hào)的解調(diào)技術(shù)成為了關(guān)鍵點(diǎn)。例如用光纖光柵構(gòu)成的傳感系統(tǒng)，由于傳感量主要是以波長(zhǎng)的微小變化為調(diào)制信號(hào)，所以傳感系統(tǒng)中應(yīng)有精密的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)變化的檢測(cè)裝置。波長(zhǎng)解調(diào)器的測(cè)量精度直接限制了整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度。

在已報(bào)道的對(duì)傳感信號(hào)的解調(diào)方案中，干涉法解調(diào)分辨率高，一般能夠達(dá)到微應(yīng)變甚至以下的數(shù)量級(jí)，它又分為參考光柵法、傅里葉變換分析法、參考干涉圖法以及可調(diào)光源法，這幾種方法對(duì)于環(huán)境要求過(guò)高，且難以操作。

由于分布式光纖傳感技術(shù)在分布多點(diǎn)溫度、壓力等測(cè)量領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，其技術(shù)逐漸在特殊的測(cè)量領(lǐng)域中得到應(yīng)用，并朝著高精度、低成本、高可靠性、實(shí)時(shí)性等方向發(fā)展。對(duì)于分布式光纖傳感解調(diào)方法也存在多種方案，其中一種方案為干涉解調(diào)法。

在干涉法解調(diào)系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中含有干涉儀，其易受外界環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致其輸出光強(qiáng)不穩(wěn)定，從而存在解調(diào)精度不高，工作性能不穩(wěn)定等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提出了一種基于脈沖光源和穩(wěn)定干涉儀相結(jié)合的傳感解調(diào)系統(tǒng)，通過(guò)引入反饋控制電路，對(duì)系統(tǒng)中的干涉儀進(jìn)行反饋控制，使其工作在穩(wěn)定的光程差狀態(tài)，有效地避免外界信號(hào)對(duì)于干涉儀穩(wěn)定信號(hào)的干擾，從而提高傳感信號(hào)的解調(diào)性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于脈沖光源和穩(wěn)定干涉儀相結(jié)合的傳感解調(diào)系統(tǒng)，包括：用于使干涉儀工作于穩(wěn)定光程差狀態(tài)的反饋控制電路，以及解調(diào)電路；

所述反饋控制電路包括：直流光源、第一環(huán)形器、第一光電探測(cè)器、反饋控制系統(tǒng)、相位調(diào)制器；所述反饋控制系統(tǒng)為PID控制系統(tǒng)或PDH控制系統(tǒng)；

所述解調(diào)電路包括：待解調(diào)光源、第二環(huán)形器、第三環(huán)形器、光纖傳感器、第一波分復(fù)用器、耦合器、干涉儀、第二波分復(fù)用器、第三波分復(fù)用器、第四波分復(fù)用器、第二光電探測(cè)器、第三光電探測(cè)器、第四光電探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及相位解調(diào)器；

所述直流光源產(chǎn)生的直流光信號(hào)經(jīng)第一環(huán)形器輸入第一光電探測(cè)器，第一光電探測(cè)器獲得的信號(hào)輸入反饋控制系統(tǒng)，反饋控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)接相位調(diào)制器，所述相位調(diào)制器與干涉儀中任一條干涉臂相連；

所述直流光信號(hào)還經(jīng)第一環(huán)形器輸入第一波分復(fù)用器；

所述待解調(diào)光源發(fā)射的待解調(diào)光信號(hào)經(jīng)第二環(huán)形器輸入光纖傳感器，經(jīng)光纖傳感器反射回來(lái)的待解調(diào)光信號(hào)依次經(jīng)第二環(huán)形器、第三環(huán)形器，輸入第一波分復(fù)用器與直流光信號(hào)匯合，經(jīng)耦合器耦合進(jìn)入干涉儀；干涉后的信號(hào)經(jīng)耦合器反射回三路干涉信號(hào)，第一路干涉信號(hào)依次經(jīng)第一波分復(fù)用器、第三環(huán)形器，輸入第二波分復(fù)用器進(jìn)行分波，由第二光電探測(cè)器探測(cè)獲得經(jīng)干涉后的脈沖光信號(hào)；第二路干涉信號(hào)經(jīng)第三波分復(fù)用器分波后由第三光電探測(cè)器探測(cè)獲得經(jīng)干涉后的待解調(diào)光信號(hào)；第三路干涉信號(hào)經(jīng)第四波分復(fù)用器分波后由第四光電探測(cè)器探測(cè)獲得經(jīng)干涉后的待解調(diào)光信號(hào)；

所述第二光電探測(cè)器、第三光電探測(cè)器、第四光電探測(cè)器探測(cè)獲得的經(jīng)干涉后的待解調(diào)光信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入相位解調(diào)器中進(jìn)行解調(diào)。

進(jìn)一步地，當(dāng)解調(diào)瑞利散射信號(hào)時(shí)，所述待解調(diào)光源為窄線寬脈沖光源，所述光纖傳感器為傳感光纖。

進(jìn)一步地，當(dāng)解調(diào)光纖光柵傳感信號(hào)時(shí)，所述待解調(diào)光源為寬波長(zhǎng)脈沖光源或窄線寬脈沖光源，所述光纖傳感器為引入光纖光柵的傳感光纖。