[發明專利]一種基于游標效應的光譜解調方法及其解調裝置

有效

• 申請號: 201710995927.7
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107860405B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 魯平;廖浩;劉德明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01B9/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

1.一種基于游標效應的光譜解調方法，級聯游標光譜為由兩個串聯的光纖干涉儀在入射寬譜激光后輸出，其中一個光纖干涉儀采集外界被測信號，其特征在于，該方法包括如下步驟：

對級聯游標光譜進行光譜頻譜轉換獲得空間頻率頻譜；

提取空間頻率頻譜中頻率值最小的一簇頻率中主頻率獲得級聯游標光譜包絡所對應的頻率成分；其中，主頻率為空間頻率頻譜中頻率值最小的一簇頻率中幅值最大的頻率；

對級聯游標光譜包絡所對應的頻率成分進行頻譜光譜轉換級聯游標光譜包絡；

提取級聯游標光譜包絡的峰值波長或者谷值波長的漂移，通過光譜的漂移量可以得到外界參量的變化量。

2.如權利要求1所述基于游標效應的光譜解調方法，其特征在于，所述光纖干涉儀為光纖在線馬赫澤德干涉儀或雙光束干涉儀。

3.如權利要求1或2所述基于游標效應的光譜解調方法，其特征在于，提取空間頻率頻譜中頻率值最小的一簇頻率中幅值最大的頻率通過一階高斯濾波器提取，一階高斯濾波器的中心頻率同主頻率相同。

4.如權利要求1或2所述基于游標效應的光譜解調方法，其特征在于，光譜頻譜轉換為傅里葉變換或者快速傅里葉變換，頻譜光譜轉換為逆傅里葉變換或者逆快速傅里葉變換。

5.一種基于權利要求1所述的解調方法的光譜解調裝置，其特征在于，包括：

光譜獲取單元，其輸入端用于與級聯結構一端連接，用于獲得并將級聯結構在寬譜光源射入下的輸出光信號的光譜并作為級聯游標光譜輸出，其中，級聯結構為串聯的傳感光纖干涉儀和參考光纖干涉儀；傳感光纖干涉儀能夠測量被測信號；

光譜頻譜轉化單元，其輸入端與光譜獲取單元的輸出端連接，用于對級聯游標光譜進行傅里葉變換輸出空間頻率頻譜；

頻譜提取單元，其輸入端與光譜頻譜轉化單元的輸出端連接，用于提取并將空間頻率頻譜中頻率值最小的一簇頻率中主頻率并作為級聯游標光譜包絡所對應的頻率成分輸出；

頻譜光譜轉化單元，其輸入端與頻譜提取單元的輸出端連接，用于對級聯游標光譜包絡所對應的頻率成分進行逆傅里葉變換輸出級聯游標光譜包絡；

漂移量獲取單元，其輸入端與頻譜光譜轉化單元的輸出端連接，用于提取并輸出級聯游標光譜包絡的波長或者波谷的漂移量。

6.如權利要求5所述的光譜解調裝置，其特征在于，解調裝置還包括依次串聯的寬帶光源、傳感光纖干涉儀以及參考光纖干涉儀；

寬帶光源用于輸出寬帶激光；傳感光纖干涉儀用于通過被測信號改變光纖干涉儀有效長度使對寬帶激光進行調制處理后輸出傳感干涉光信號發生漂移；參考光纖干涉儀用于對發生漂移的傳感干涉光信號進行調制處理輸出級聯游標光譜。

7.如權利要求5所述的光譜解調裝置，其特征在于，解調裝置還包括依次串聯的寬帶光源、參考光纖干涉儀以及傳感光纖干涉儀；

寬帶光源用于輸出寬帶激光；參考光纖干涉儀用于對寬帶激光進行調制處理后輸出參考干涉光信號；傳感光纖干涉儀用于通過被測信號改變光纖干涉儀有效長度使對參考干涉光信號進行調制處理輸出級聯干涉信號發生漂移，輸出級聯游標光譜。

8.如權利要求5至7任一項所述的光譜解調裝置，其特征在于，光纖干涉儀為光纖在線馬赫澤德干涉儀或雙光束干涉儀。

9.如權利要求5至7任一項所述的光譜解調裝置，其特征在于，控制參考光纖在線馬赫澤德干涉儀的干涉光譜的相鄰諧振波長間隔與傳感光纖在線馬赫澤德干涉儀的干涉光譜的相鄰諧振波長間隔之差，使得在寬帶激光輸入情況下級聯游標光譜的包絡至少有一個完整周期。

10.如權利要求5至7任一項所述的光譜解調裝置，其特征在于，光纖在線馬赫澤德干涉儀為錯位熔接結構、凸起錐結構、陡變錐結構、光纖微彎曲結構、球形結構或光子晶體光纖空氣孔塌陷結構。