[發(fā)明專利]一種變溫環(huán)境下基于恢復(fù)的FBG高精度解調(diào)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910898263.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110736708B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張學(xué)智;李雨晴;劉鐵根;胡浩豐;江俊峰;劉琨;樊曉軍;徐棒田;蔣磊;褚悅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31;G01D5/353
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種變溫環(huán)境下基于恢復(fù)的FBG高精度解調(diào)方法，利用FBG高精度解調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)解調(diào)，所述FBG高精度解調(diào)裝置包括ASE寬帶光源(1)、光纖隔離器(2)、可調(diào)諧F-P濾波器(3)、光纖1×2耦合器(4)、第一、第二光纖環(huán)形器(5)(6)、光纖Bragg光柵串(7)、HCN氣室(8)、光電探測(cè)器陣列(9)、數(shù)據(jù)采集卡(10)、處理單元(11)和信號(hào)發(fā)生模塊(12)；所述ASE寬帶光源(1)、光纖隔離器(2)、可調(diào)諧F-P濾波器(3)、光纖1×2耦合器(4)依序連接，所述光纖1×2耦合器(4)的輸出端分成兩路，一路依序連接第一光纖環(huán)形器(5)、光纖Bragg光柵串(7)、光電探測(cè)器陣列(9)，另一路依序連接第二光纖環(huán)形器(6)、HCN氣室(8)、光電探測(cè)器陣列(9)；光電探測(cè)器陣列(9)輸出端再依序連接所述數(shù)據(jù)采集卡(10)、處理單元(11)，所述數(shù)據(jù)采集卡(10)經(jīng)信號(hào)發(fā)生模塊(12)再連接所述可調(diào)諧F-P濾波器(3)；其特征在于，所述ASE寬帶光源(1)發(fā)出的寬帶光經(jīng)過(guò)所述光纖隔離器(2)后進(jìn)入可調(diào)諧F-P濾波器(3)，將寬帶光轉(zhuǎn)變?yōu)閬?lái)回掃描的窄帶光，掃描窄帶光從所述光纖1×2耦合器4的輸入端口進(jìn)入后按1﹕1分光分成兩路輸出：一路從所述第一光纖環(huán)形器(5)的輸入端口進(jìn)入，由輸出端口輸入到所述光纖Bragg光柵串(7)中，反射出相應(yīng)波長(zhǎng)的光進(jìn)入到所述光電探測(cè)器陣列(9)中；另一路從所述第一光纖環(huán)形器(5)的輸入端口進(jìn)入，由輸出端口輸入到HCN氣室后，由所述光電探測(cè)器陣列(9)探測(cè)得到HCN氣室吸收光譜，所述光電探測(cè)器陣列(9)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并進(jìn)行放大，經(jīng)過(guò)放大后的電信號(hào)由所述數(shù)據(jù)采集卡(10)進(jìn)行升溫過(guò)程中所有數(shù)據(jù)的采集，將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并發(fā)送到所述處理單元(11)進(jìn)行信號(hào)的處理，所述處理單元(11)的該處理流程具體包括以下步驟：

一方面，探測(cè)器探測(cè)到的HCN氣室吸收信號(hào)；

對(duì)探測(cè)器探測(cè)到的HCN氣室吸收信號(hào)去除光源包絡(luò)；

然后利用低通濾波器消除HCN氣室吸收信號(hào)中的隨機(jī)噪聲；

并對(duì)其進(jìn)行FFT變換，得到HCN氣室吸收光譜信號(hào)的頻譜；

另一方面，利用波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器和探測(cè)器測(cè)得F-P濾波器的透射率函數(shù)信號(hào)h(t)進(jìn)行去噪處理；

對(duì)去噪處理進(jìn)行FFT變換，得到F-P濾波器光譜信號(hào)的頻譜H(ω)；

在時(shí)域內(nèi)，將探測(cè)器探測(cè)到的HCN氣室吸收信號(hào)p(t)表示為真實(shí)HCN光譜信號(hào)g(t)，與F-P濾波透射函數(shù)信號(hào)h(t)的卷積：

p(t)＝g(t)*h(t)

該公式的頻域形式為

p(ω)＝G(ω)H(ω)

因此，真實(shí)的HCN吸收光譜的頻譜G(ω)表示為

根據(jù)該公式進(jìn)行頻域相除計(jì)算；

對(duì)獲得的真實(shí)HCN吸收光譜的頻譜G(ω)進(jìn)行IFFT變換，獲得恢復(fù)后的HCN氣室吸收光譜信號(hào)g(t)；

對(duì)F-P濾波透射函數(shù)信號(hào)h(t)的半高寬進(jìn)行插值調(diào)整， 重復(fù)上述步驟直到得到最優(yōu)的恢復(fù)的吸收峰細(xì)銳的HCN吸收信號(hào)，作為絕對(duì)波長(zhǎng)參考，實(shí)現(xiàn)布拉格波長(zhǎng)的解調(diào)。