[發(fā)明專利]一種光纖傳感器的信號解調(diào)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910376348.3
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110044401B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 冉曾令
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D5/36
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發(fā)明公開一種光纖傳感器的信號解調(diào)方法，應用于光纖傳感技術領域，通過將一調(diào)制后的信號入射到將被測光纖傳感器，光纖傳感器的反射光與光源信號相干，然后通過多路耦合器提取出相干之后的相位，可以直接解調(diào)出被測光纖傳感器的相位變化，適用于對動態(tài)信號的測量。本發(fā)明基于上述方法還公開了一種光纖傳感器的信號解調(diào)系統(tǒng)。本發(fā)明通過上述設計可以消除信號的幅度變化對解調(diào)信號的影響，并且在基于對信號的幅度沒有要求的情況下，能夠降低對信號采樣的要求并且提高信號的信噪比和信號解調(diào)的精度。

技術領域

本發(fā)明屬于光纖傳感技術領域，尤其涉及一種光纖傳感器的信號解調(diào)方法及系統(tǒng)。

背景技術

隨著光纖傳感走向?qū)嶋H應用，傳感信號的解調(diào)技術成為了關鍵點。特別是對光纖傳感信號的解調(diào)，由于其在溫度、壓力等測量領域有著舉足輕重的地位，其技術逐漸在特殊的測量領域中得到應用，并朝著高精度、低成本、高可靠性、實時性等方向發(fā)展。

對于反射型光纖傳感器，它是光纖傳感器中應用最廣泛的傳感器，一般有光譜解調(diào)方法和光程差解調(diào)方法等是最常用的傳感信號解調(diào)方法，其中，光程差解調(diào)方法可以實現(xiàn)高分辨率的動態(tài)測量。目前出現(xiàn)的光纖傳感器光程差解調(diào)方法中，大多使用載頻相干解調(diào)、Hybrid光學器件相干解調(diào)、干涉儀解調(diào)等方法。載頻相干解調(diào)需要高速采樣，因而成本較高，Hybrid光學器件相干解調(diào)低頻解調(diào)特性不好，干涉儀解調(diào)失真度大，為此，本發(fā)明為了解決這些不足，提出基于多個M×N多路耦合器相干解調(diào)的方法，構建光程差解調(diào)的方程組，精確解調(diào)出光程差變化。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的信號解調(diào)方法及系統(tǒng)可以消除信號的幅度變化對解調(diào)信號的影響，適用于對動態(tài)信號的測量，能夠降低對信號采樣的要求并且提高信號的信噪比和信號解調(diào)的精度。

為了達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

本方案提供一種光纖傳感器的信號解調(diào)方法，包括如下步驟：

S1、將窄線寬光源輸出的光通過第一1×K的分路器分成兩路，其中一路光接入光調(diào)制器進行調(diào)制得到脈沖光，另一路光通過第一1×K的分路器分成K路光；

S2、將所述脈沖光通過環(huán)形器入射至光纖傳感器中，并將所述光纖傳感器返回的反射光通過所述環(huán)形器輸出至第二1×K的分路器中，其中，K為分路器的輸出端的端口數(shù)，且K1；

S3、將所述第一1×K的分路器分成的K路光與所述第二1×K的分路器輸出的反射光分別傳輸至J個M×N耦合器的兩個輸入端，并通過所述J個M×N耦合器輸出N路相干信號，其中，J表示M×N耦合器的個數(shù)，M表示耦合器的輸入端的端口數(shù)，N表示耦合器的輸出端的端口數(shù)，且M≥2,N≥3；

S4、將所述J個M×N耦合器輸出的N路相干信號分別傳輸至X個光電探測器中，并通過所述X個光電探測器輸出A個N路電信號，其中，A表示N路電信號的數(shù)量，且A＝J，X表示光電探測器的數(shù)量，且X＝N；

S5、通過采集卡采集所述A個N路電信號，并構建光程差解調(diào)的方程組對所述A個N路電信號求解，得到光纖傳感器的傳感信號；

S6、根據(jù)所述光纖傳感器的傳感信號通過J個M×N耦合器解調(diào)出Y個傳感器信號，并將Y個傳感信號進行平均處理，從而完成對光纖傳感器的解調(diào)，其中，Y表示傳感器信號的數(shù)量，且Y＝J。

進一步地，所述步驟S1中窄線寬光源的線寬小于100MHz。

再進一步地，所述步驟S1中脈沖光的重復頻率f_r的表達式如下：

其中，c表示脈沖光的光速，n表示脈沖光的折射率，L表示光纖傳感器的長度。

再進一步地，所述步驟S3中通過M×N耦合器輸出的N路相干信號其具體為：