[发明专利]高精度光纤光栅传感信号解调仪

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及到对多点分布式光纤光栅传感阵列反射回来的光信号进行检测并分析出所探测的物理量装置。

背景技术

光纤光栅作为智能化结构的传感器，具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强、易集成、结构简单等优点，可以埋覆在被测物体和材料内部对压强、温度、应力、应变、流速、流量、粘度等物理量进行检测。自从20世纪70年代问世以来，受到国内外的普遍关注。由于光纤光栅传感是将待测量信息调制到其窄线宽反射光的波长上，如何精确地检测出传感光栅中心反射波长的微小偏移量，是光纤布拉格光栅(FBG)传感器实用化的关键。

解调的核心任务就是依据外界信息与波长的调制(编码)关系，对光纤光栅传感网络的各传感器进行寻址，精确检测出波长量后，进行存储和显示，通过二次处理分析得到待测环境的状况。其技术难点在于信号光功率微弱、波长位移量微小、多点复用时传感光栅覆盖的波域带宽很宽，要求解调装置引入的噪声小、波长分辨率高以及带宽要宽，增加了解调系统的复杂性和成本。为此，国内外发展了多种用来获得光谱并解调的设备，其中普遍采用的光谱仪，由于光谱仪的体积大、价格昂贵、速度慢等缺点，限制了其工程化的推广应用。传统的解调仪又存在着解调精度低，解调范围窄等缺点，难以实现分布式光纤光栅传感阵列信号的精确解调。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述光纤光栅传感信号解调仪器的缺点，提供一种分辨率高、测量精度高、可靠性好、寻址数目多、灵敏度可调、用途广、生产成本低的高精度光纤光栅传感信号解调仪。

解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括：设置在安装板左侧上部的可调谐激光光源，设置在安装板右侧上部的1×N分光耦合器、N路光耦合器，1×N分光耦合器的光源输入端用光纤与可调谐激光光源连接，分光耦合器的一输出端用光纤与N路光耦合器连接并输出，设置在安装板下部的数据采集卡、多通道探测器、气体吸收池，一路光耦合器一输出端用光纤与多通道探测器的第一输入端连接，一路光耦合器的另一输出端用光纤与气体吸收池的输入端连接，气体吸收池的输出端用光纤与多通道探测器的第二输入端连接，二路光耦合器的一输出端用光纤与多通道探测器的第三输入端连接、另一输入端用光纤与多通道探测器的第四输入端连接，其余几路光耦合器输入端用光纤与多通道探测器的其余输入端连接，多通道探测器通过电缆与数据采集卡相连接，它还包括计算机，计算机通过电缆与数据采集卡、滤波器、多通道探测器相连接。

上述的N为小于等于8的偶数。

本发明的气体吸收管为石英管。本发明的气体吸收池为：在气体吸收管的左端设置左准直透镜、右端设置右准直透镜，在左准直透镜和右准直透镜的外端面上设置有光纤。

本发明的左准直透镜和右准直透镜的外端面为平面镜、内端面为凸透镜。

本发明说的左准直透镜和右准直透镜内端面凸透镜的曲率半径为1.0～1.5mm。

本发明的左准直透镜和右准直透镜内端面凸透镜的曲率半径相同。

本发明的数据采集卡为16位的数据采集卡。

本发明的可调谐激光光源为：泵浦激光器用光纤与引入光路耦合器连接，引入光路耦合器的一端用光纤与滤波器的一端连接、另一端与掺铒光纤的一端连接，滤波器的另一端用光纤与前光隔离器的一端连接，掺铒光纤的另一端用光纤与后光隔离器的一端连接，前光隔离器的另一端和后光隔离器的另一端分别用光纤与输出激光耦合器的两端连接。

本发明采用了1×N分光耦合器(N为小于等于8的偶数)，采用了16位的数据采集卡，大大提高了本发明的分辨率、测量精度和可靠性，与现有的解调仪器相比，测量分辨率提高到了1pm，测量精度提高了一个数量级，测量范围达到了70nm，长期稳定性很好；采用了气体吸收池，对滤波器的输出波长进行实时定标，克服了滤波器的输出波长受外界环境影响而产生漂移的缺点，实现了高精度信号解调。本发明的具有分辨率高、测量精度高、可靠性好、寻址数目多、灵敏度可调、用途广、生产成本低等优点，可作为光纤光栅传感信号的解调仪。

附图说明

图1是发明实施例1的结构示意图。

图2是图1中气体吸收池11的结构示意图。

图3是发明实施例2的结构示意图。

图4是发明实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1