[發(fā)明專利]一種光纖布拉格光柵解調(diào)器及解調(diào)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010645016.3
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN112197886B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 廖旺才;劉木清
• 申請（專利權）人: 廖旺才;劉木清
• 主分類號: G01K11/3206
• 分類號: G01K11/3206;G01B11/16
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明涉及光纖布拉格光柵的解調(diào)器及解調(diào)方法，以及計算機可讀存儲介質(zhì)。該解調(diào)器適于連接設于待監(jiān)測處的目標傳感器。目標傳感器包括光纖布拉格光柵。解調(diào)器包括光譜光源、參考傳感器、光電二極管、壓電執(zhí)行器及控制器。光譜光源用于提供連續(xù)光譜。參考傳感器包括光纖布拉格光柵，光耦連接目標傳感器，適于配合目標傳感器獲取指示兩者中心波長的差值的光信號。光電二極管用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。壓電執(zhí)行器用于向參考傳感器提供形變力。控制器配置為：逐步改變驅(qū)動電壓以逐步改變形變力，從而逐步改變參考傳感器的中心波長；實時監(jiān)測光電二極管輸出的電信號；以及根據(jù)電信號的谷值所對應的谷值驅(qū)動電壓確定待監(jiān)測處的結構變化和/或溫度變化。

技術領域

本發(fā)明涉及傳感探測技術，尤其涉及一種光纖布拉格光柵(Fiber?BraggGrating，F(xiàn)BG)的解調(diào)器，以及一種光纖布拉格光柵的解調(diào)方法。

背景技術

光纖布拉格光柵傳感器是一種應用范圍廣泛的光纖傳感器。相比于傳統(tǒng)的電信號傳感器，光纖布拉格光柵傳感器具有優(yōu)異的抗電磁干擾能力及適應惡劣的測量環(huán)境的能力，既適應于分布式應用，又具有結構緊湊等優(yōu)點。

光纖布拉格光柵傳感器的中心波長(Central?Wavelength)會隨被測量參量(例如：溫度或形變引起的張力)而改變。因此，通過測量光纖布拉格光柵的中心波長相對于其布拉格波長(Bragg?Wavelength)的偏離量，就可以推算其所受的張力所對應的形變的大小或溫度高低。

在傳感探測領域，通常采用光纖布拉格光柵解調(diào)儀來將光纖布拉格光柵傳感器輸出的波長信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而對光纖布拉格光柵傳感器的輸出量進行數(shù)字化測量。傳統(tǒng)的FBG解調(diào)儀大多由機械式的可調(diào)濾波器(Tunable?Filter)來實現(xiàn)。這種傳統(tǒng)的FBG解調(diào)儀大多體積比較大，且采樣頻率比較低，無法滿足對建筑物等大型待測對象的監(jiān)測需求。

為了克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，本領域亟需一種光纖布拉格光柵的解調(diào)技術，用于擴展待測量的動態(tài)測量范圍、提高光纖布拉格光柵的中心波長分辨率及采樣頻率，從而滿足對大型建筑結構、人體關節(jié)運動等各種待測對象的監(jiān)測需求。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之前序。

為了克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種光纖布拉格光柵解調(diào)器、一種光纖布拉格光柵的解調(diào)方法，以及一種計算機可讀存儲介質(zhì)，通過利用壓電執(zhí)行器來擴展待測量的動態(tài)測量范圍、提高光纖布拉格光柵的中心波長分辨率及采樣頻率，從而滿足對建筑物等大型待測對象的監(jiān)測需求。

本發(fā)明提供的上述光纖布拉格光柵解調(diào)器適于連接設于待監(jiān)測處的目標傳感器。所述目標傳感器包括光纖布拉格光柵。所述光纖布拉格光柵解調(diào)器包括光譜光源、參考傳感器、光電二極管、壓電執(zhí)行器及控制器。所述光譜光源用于提供連續(xù)光譜，所述連續(xù)光譜覆蓋所述目標傳感器的中心波長的變化范圍。所述參考傳感器包括光纖布拉格光柵，光耦連接所述目標傳感器，適于配合所述目標傳感器獲取指示兩者中心波長的差值的光信號。所述光電二極管用于將所述光信號轉(zhuǎn)換為電信號。所述壓電執(zhí)行器用于向所述參考傳感器提供形變力。所述控制器通信連接所述光電二極管及所述壓電執(zhí)行器，并配置為：逐步改變向所述壓電執(zhí)行器提供的驅(qū)動電壓以逐步改變所述形變力，從而逐步改變參考傳感器的中心波長；實時監(jiān)測所述光電二極管輸出的所述電信號；以及根據(jù)所述電信號的谷值所對應的谷值驅(qū)動電壓，確定所述待監(jiān)測處的結構變化和/或溫度變化。