[發明專利]一種光纖光柵傳感系統及其解調方法

在審

• 申請號: 201711174682.8
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107941254A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 朱秋華
• 申請（專利權）人: 朱秋華
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D21/02
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司11659
• 代理人: 徐鵬飛

技術領域

本發明實施例涉及光纖傳感技術，尤其涉及一種光纖光柵傳感系統及其解調方法。

背景技術

光纖傳感技術的研究始于20世紀70年代，與傳統電學傳感器相比，光纖傳感器具有結構簡單、靈敏度高、不受電磁干擾、電絕緣性好、耐腐蝕、體積小、成本低等許多優點，已在國防、石油管線、電力等領域得到了廣泛的應用。

光纖光柵是一種通過特定方式使光纖纖芯的折射率發生軸向周期性調制而形成的衍射光柵，是一種無源濾波器件。由于光柵光纖具有體積小、熔接損耗小、全兼容于光纖、能埋入智能材料等優點，并且其諧振波長對溫度、應變、折射率、濃度等外界環境的變化比較敏感，因此在光纖通信和傳感領域得到了廣泛的應用。現有技術中，一般采用光時域反射技術(OTDR)和波長調制技術進行光纖傳感器的定位和解調。但是，OTDR和波長解調技術設備昂貴，且長距離探測時OTDR會存在較大的盲區，大大限制了光纖光柵傳感裝置的推廣和應用。

本發明實施例提出一種光纖光柵傳感系統，其定位精度與距離無關，且不需要昂貴的波長解調設備。

發明內容

本發明實施例提供一種光纖光柵傳感系統及其解調方法，以精確定位及解調待測物理量的變化。

第一方面，本發明實施例提供了一種光纖光柵傳感系統，包括混沌光源、光纖分路器、光纖環行器、光纖光柵傳感器以及數據處理裝置；

所述混沌光源與所述光纖分路器輸入端連接，所述光纖分路器第一輸出端與所述光纖環行器輸入端連接，所述光纖環行器的第一輸出端與所述光纖光柵傳感器連接，所述光纖分路器第二輸出端與所述光纖環行器的第二輸出端都與所述數據處理裝置連接；

所述混沌光源用于產生混沌光，經過所述光纖分路器，分成信號光和參考光；所述參考光經所述光纖分路器第二輸出端輸出并被所述數據處理裝置采集，所述信號光經所述光纖分路器、所述光纖環行器第一輸出端之后進入所述光纖光柵傳感器，所述光纖光柵傳感器的反射光由所述光纖環行器第二輸出端輸出并被所述數據處理裝置采集；

所述數據處理裝置對采集的信號進行處理，解調出待測物理量。

進一步的，所述混沌光源是波長可調諧的混沌光纖激光器。

進一步的，所述混沌光纖激光器是光纖環形腔激光器、線性腔激光器和八字型光纖激光器中的一種。

進一步的，所述混沌光纖激光器的波長調諧范圍是1525nm～1565nm。

進一步的，所述光纖分路器為分光比為95：5的單端輸入，雙端輸出的光纖分路器。

進一步的，所述光纖光柵傳感器為溫度傳感器、壓力傳感器、應變傳感器的一種或多種。

進一步的，形成所述光纖光柵傳感器的光纖光柵參數完全相同。

進一步的，所述光纖光柵的工作波長與所述混沌光源輸出的波長相匹配。

進一步的，所述數據處理裝置包括光電探測器、示波器和計算機；所述光電探測器用于將所述光纖分路器第二輸出端與所述光纖環行器第二輸出端輸出的光信號轉換成電信號；所述示波器用于采集所述電信號，并生成數據；所述計算機用于分析處理所述數據，并輸出測量結果。

第二方面，本發明實施例還提供了一種光纖光柵傳感系統解調方法，包括如下步驟：

調節混沌光源，使所述混沌光源分別輸出多個預設波長的混沌光；

所述多個預設波長的混沌光分別經過光纖分路器，分成信號光和參考光；所述參考光經所述光纖分路器第二輸出端輸出并被數據處理裝置采集，所述信號光經所述光纖分路器、光纖環行器第一輸出端之后進入光纖光柵傳感器，所述光纖光柵傳感器的反射光由所述光纖環行器第二輸出端輸出并被所述數據處理裝置采集；

對采集的數據進行互相關及數據擬合操作，得到待測物理量的信息。

本發明實施例通過混沌光源產生混沌光，經過光纖分路器，分成信號光和參考光；參考光經光纖分路器第二輸出端輸出并被所述數據處理裝置采集，信號光經光纖分路器、光纖環行器第一輸出端之后進入光纖光柵傳感器，光纖光柵傳感器的反射光由光纖環行器第二輸出端輸出并被數據處理裝置采集；數據處理裝置對采集的信號進行處理，解調出待測物理量，解決了長距離探測OTDR系統定位誤差較大和傳統光纖光柵解調系統成本高的問題，實現高精度定位和解調待測物理量的效果。

附圖說明

圖1是本發明實施例一提供的光纖傳感系統的結構示意圖；

圖2是本發明實施例二提供的光纖傳感系統解調方法的流程示意圖；

圖3是本發明實施例三提供的光纖光柵傳感系統結構示意圖；