[發明專利]基于掃頻激光的光纖干涉儀臂長差測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201910360219.5
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110207733B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 王輝文;張曉磊;溫永強
• 申請（專利權）人: 武漢昊衡科技有限公司
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D18/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

1.一種基于掃頻激光的光纖干涉儀臂長差測量裝置，其特征在于，該裝置包括線性掃頻激光器、光纖分束器、氣體腔光路、待測光纖干涉儀光路、數據采集卡和分析處理模塊；

所述線性掃頻激光器，用于發出激光波長周期性線性變化的掃頻激光；

所述光纖分束器，用于將掃頻激光分為兩路，分別進入氣體腔光路和待測光纖干涉儀光路；

所述氣體腔光路，用于對進入該氣體腔光路的掃頻激光進行選擇性吸收，并產生氣體吸收譜線；

所述待測光纖干涉儀光路，用于產生等頻率間隔的拍頻信號，并以此為頻率基準，對氣體腔光路的吸收譜線的電信號進行等頻率間隔重采樣；

所述數據采集卡，用于采集氣體腔光路和待測光纖干涉儀光路的電壓信號；

所述分析處理模塊，用于對采集氣體腔光路和待測光纖干涉儀光路的電壓信號進行處理分析，計算氣體腔吸收光譜中每兩個點之間對應的光頻域上的頻率間隔，根據該光頻域上的頻率間隔計算時延，最后根據時延計算待測光纖干涉儀光路的臂長差；

其中“計算氣體腔吸收光譜中每兩個點之間對應的光頻域上的頻率間隔”具體為：

過濾氣體腔吸收光譜的抖動；

計算氣體腔吸收光譜中所有特征吸收線對應的橫坐標數值；

將特征吸收線對應的光波長轉化成光頻率；

將橫坐標數值與光頻率數值兩組數據做線性擬合，線性擬合后的直線斜率為頻率間隔。

2.根據權利要求1所述的基于掃頻激光的光纖干涉儀臂長差測量裝置，其特征在于，所述氣體腔光路包括順次連接的特定氣體腔、第一光電探測器、放大濾波電路，所述特定氣體腔與所述光纖分束器連接，所述放大濾波電路與所述數據采集卡連接。

3.根據權利要求1所述的基于掃頻激光的光纖干涉儀臂長差測量裝置，其特征在于，所述待測光纖干涉儀光路包含光纖隔離器、待測光纖干涉儀、第二光電探測器；所述光纖隔離器的一端與所述光纖分束器連接，另一端與所述待測光纖干涉儀連接；所述第二光電探測器與所述數據采集卡連接；所述待測光纖干涉儀產生拍頻光信號，并經過所述第二光電探測器轉化成電壓信號。

4.根據權利要求1所述的基于掃頻激光的光纖干涉儀臂長差測量裝置，其特征在于，待測光纖干涉儀為邁克爾遜光纖干涉儀或者馬赫曾德光纖干涉儀。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的基于掃頻激光的光纖干涉儀臂長差測量裝置，其特征在于，所述氣體腔光路為Ｈ^1３ＣＮ氣體腔光路或者HF氣體吸收腔光路。

6.一種基于掃頻激光的光纖干涉儀臂長差測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

由線性掃頻激光器發出的線性掃頻激光經過光纖分束器分為兩路，一路進入氣體腔光路，一路進入待測光纖干涉儀光路；

兩路光分別產生氣體腔吸收譜線信號和待測光纖干涉儀產生的等頻率間隔的拍頻信號；

采集待測光纖干涉儀的拍頻信號，并以其為頻率基準，對氣體腔光路的吸收譜線的電信號進行等頻率間隔重采樣；

對采集的信號進行分析處理，計算氣體腔吸收光譜中每兩個點之間對應的光頻域上的頻率間隔，根據該光頻域上的頻率間隔計算時延，最后根據時延計算待測光纖干涉儀光路的臂長差；

其中步驟“計算氣體腔吸收光譜中每兩個點之間對應的光頻域上的頻率間隔”具體為：

過濾氣體腔吸收光譜的抖動；

計算氣體腔吸收光譜中所有特征吸收線對應的橫坐標數值；

將特征吸收線對應的光波長轉化成光頻率；

將橫坐標數值與光頻率數值兩組數據做線性擬合，線性擬合后的直線斜率為頻率間隔。