[發明專利]一種光脈沖和光時域反射結合的光纖光柵測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201810093916.4
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108332877A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 卞賀明;王學鋒;唐才杰;藍天;崔留住;王明超
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張曉飛

1.一種光脈沖和光時域反射結合的光纖光柵測量裝置，其特征在于：包括：光學系統和電學系統；所述電學系統實現電源的濾波和電壓轉換，為所述整個測量裝置提供電源，同時電學系統對脈沖掃描激光器進行驅動和控制，對光學系統的弱反射光纖光柵傳感器探頭反射回的光信號信號進行光電轉換及解調運算；所述光學系統實現光信號的產生、傳輸、溫度或應變量信息的測量，并將包含溫度或應變量信息的光信號返回給電路系統。

2.根據權利要求1所述的一種光脈沖和光時域反射結合的光纖光柵測量裝置，其特征在于：所述光學系統包括：掃描激光器、光纖環行器、光開關、電光調制器、光纖連接器、弱反射光纖光柵傳感器探頭和傳輸光纜；

所述掃描激光器為所述光學系統提供頻域窄線寬信號；所述電光調制器將所述掃描激光器輸出的頻域窄線寬信號進一步調制成時域上的光脈沖信號；所述光纖環行器對來自所述電光調制器的光功率進行分配，傳輸給所述光開關，并將反射光信號傳輸給電路系統；所述光開關對來自所述光纖環行器的光信號進行通道間的分時復用處理，并將處理后的光信號傳輸給所述光纖連接器；所述光纖連接器進一步將光信號傳輸給所述傳輸光纖和弱反射光纖光柵傳感器探頭；所述傳輸光纜用于實現所述弱反射光纖光柵傳感器探頭的光信號傳輸；所述弱反射光纖光柵傳感器探頭用于測量待測結構的溫度或應變量，并將測量結果通過所述傳輸光纜傳輸回所述電路系統進行處理。

3.根據權利要求1所述的一種光脈沖和光時域反射結合的光纖光柵測量裝置，其特征在于：所述電路系統包括二次電源電路、掃描激光器驅動及控制電路、探測器及解調測量電路；所述二次電源電路實現電源的濾波和電壓轉換，為所述整個測量裝置提供合適電源；所述掃描激光器驅動及控制電路對脈沖掃描激光器進行驅動和控制；所述探測器及解調測量電路用于對所述弱反射光纖光柵傳感器探頭反射回的光信號信號進行光電轉換及解調運算。

4.根據權利要求3所述的一種光脈沖和光時域反射結合的光纖光柵測量裝置，其特征在于：所述二次電源電路包括：濾波器、電源模塊、繼電器；其中，所述濾波器對外部電源進行濾波處理；所述電源模塊實現電源電壓的轉換；所述繼電器接收外部信號，實現所述光纖光柵解調儀的開關機控制。

5.根據權利要求3所述的一種光脈沖和光時域反射結合的光纖光柵測量裝置，其特征在于：所述掃描激光器驅動及控制電路包括：FPGA芯片、電流驅動芯片；其中，所述FPGA芯片為所述掃描激光器提供控制信號，為所述電光調制器提供控制信號，并為所述探測器及解調電路提供觸發信號；所述電流驅動芯片為所述掃描激光器提供驅動電流。

6.根據權利要求3所述的一種光脈沖和光時域反射結合的光纖光柵測量裝置，其特征在于：所述探測器及解調電路包括：FPGA芯片、DSP芯片、輸入信號調理電路、模數轉換電路、通信接口電路、FPGA配置芯片、程序存儲器、光開關驅動電路；其中，所述FPGA芯片為所述電路系統提供控制信號；所述模數轉換電路對所述光電二極管的模擬電信號進行采集，并將模擬電信號轉換為數字電信號發送給所述FPGA芯片；所述FPGA芯片接收到所述模數轉換電路的數字電信號，進行預處理后，發送給所述DSP芯片進行解調運算處理，并將運算結果通過所述通信接口電路發送給外部設備；所述FPGA配置芯片在所述探測器及解調電路通電時將配置信息傳輸給所述FPGA；所述程序存儲器在所述探測器及解調電路通電時將運行程序傳輸給所述DSP芯片；所述光開關驅動電路對所述光開關進行驅動控制，實現光路通道的切換。