[發明專利]基于級聯保偏光纖復合傳感器的多參量檢測裝置和方法

在審

• 申請號: 202110894223.7
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113670377A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 丁磊
• 申請（專利權）人: 丁磊
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于級聯保偏光纖復合傳感器的多參量檢測裝置，包括光源模塊、傳感解調模塊、信號處理模塊和若干級聯保偏光纖復合傳感器；

所述光源模塊用于產生級聯保偏光纖復合傳感器所需的寬帶光信號；

所述級聯保偏光纖復合傳感器用于放置在待測部位，探測相應部位的振動、溫度、曲率和應力參數，并以光信號進行輸出；

所述傳感解調模塊用于將級聯保偏光纖復合傳感器輸出的光信號解調為電信號；

所述信號處理模塊用于將電信號進行采樣和處理。

2.根據權利要求1所述的基于級聯保偏光纖復合傳感器的多參量檢測裝置，其特征在于，

所述檢測裝置還包括若干光纖耦合模塊，所述光纖耦合模塊用于將所述光源模塊發出的寬帶光信號耦合成若干輸入光信號并一一對應發生至相應的級聯保偏光纖復合傳感器；

優選地，所述光纖耦合模塊通過若干連接光纖與級聯保偏光纖復合傳感器連接，更優選地，所述連接光纖為單模光纖。

3.根據權利要求1所述的基于級聯保偏光纖復合傳感器的多參量檢測裝置，其特征在于，

所述檢測裝置還包括上位機模塊，所述上位機模塊與信號處理模塊連接，所述信號處理模塊用于將處理后的信號輸出至上位機模塊；優選地，所述上位機模塊將接收到的信號進行存儲、顯示和分析，更優選地，所述信號處理模塊通過總線與上位機模塊連接。

4.根據權利要求1所述的基于級聯保偏光纖復合傳感器的多參量檢測裝置，其特征在于，

所述級聯保偏光纖復合傳感器包括順次連接的第二光纖、多模光纖、第一保偏光纖、無芯光纖和第二保偏光纖，優選地，所述第二光纖為單模光纖，更優選地，所述第二光纖和多模光纖熔接，多模光纖和第一保偏光纖熔接，第一保偏光纖和無芯光纖熔接，無芯光纖和第二保偏光纖熔接。

所有所述第二光纖均通過第一光纖與光纖耦合模塊連接，所述第一光纖中的耦合光信號在第一光纖與第二光纖的熔接面耦合成第一基模光信號并在第二光纖的纖芯中傳輸，所述第二光纖中的第一基模光信號通過多模光纖時，被耦合成第二基模光信號和第三基模光信號，所述第二基模光信號和第三基模光信號在多模光纖與第一保偏光纖的熔接面時，耦合成第一保偏光信號和第二保偏光信號并在第一保偏光纖內傳輸，在第一保偏光纖和無芯光纖的熔接面被耦合成第一透射信號和第二透射信號并在無芯光纖內傳輸，在無芯光纖與第二保偏光纖的熔接面被耦合成第三保偏光信號和第四保偏光信號并在第二保偏光纖內傳輸。

5.根據權利要求1所述的基于級聯保偏光纖復合傳感器的多參量檢測裝置，其特征在于，

所述信號處理模塊包括主處理器，數據編碼單元，數據存儲單元，算法處理器和若干AD采集單元，所述數據編碼單元，數據存儲單元，算法處理器和若干AD采集單元均與主處理器連接并進行信息交互，所述數據存儲單元與算法處理單元連接并進行信息交互，若干所述AD采集單元通過所述傳感解調模塊與相應的級聯保偏光纖復合傳感器連接，用于接受經過傳感解調模塊解調后的信號；

優選地，所述信號處理模塊還包括總線，所述主處理器通過總線與上位機模塊連接。

6.一種基于權利要求1至5任一項所述多參量檢測裝置的測試方法，包括以下步驟：

S1、標定級聯保偏光纖復合傳感器的振動、溫度、曲率和應力探測值；

S2、將檢測裝置固定在使用者待測部位；

S3、采集傳感數據；

S4、對傳感數據進行分割和識別，得到識別數據；

S5、對識別數據進行特征提取，得到特征數據；

S6、對特征數據進行去噪、解算。

7.根據權利要求6所述的測試方法，其特征在于，對識別數據進行特征提取包括將級聯保偏光纖復合傳感器所測試的壓力數據在時域、頻域和譜域內的提取；將用于測試因肌肉伸縮而產生縱向應力、曲率的數據在時域、頻域和譜域內的提取；將用于測試溫度數據在時域、頻域和譜域內的提取；將用于測試脈搏和心跳而產生的橫向向應力數據在時域、頻域和譜域內的提取，優選地，所述數據在時域、頻域和譜域內的提取在Matlab中實現。