[发明专利]可调谐激光光源的光纤传感器测量系统及使用方法

权利要求书

1.可调谐激光光源的光纤传感器测量系统，包括可调谐激光光源、分光器以及中心处理器和光纤光栅传感器；其特征在于：

还包括信号处理电路和多路开关；所述中心处理器连接控制可调谐激光光源，可调谐激光光源发射的激光经1×M分光器分为M路光束，M为2～64中的2的乘方数，M路光分别进入M个1×2分光器的一个分光端口，每个1×2分光器的合路端后串接n个光纤光栅传感器，n为1～120的整数；n个光纤光栅传感器的中心波长偏移范围均不相同；串联在同一个1×2分光器后的n个光纤光栅传感器的反射光通过该分光器的另一分光端口接至对应的光电探测器，光电探测器输出的电流信号接入信号处理电路，M个信号处理电路的输出通过多路开关接入中心处理器。

2.根据权利要求1所述的可调谐激光光源的光纤传感器测量系统，其特征在于：

所述n个光纤光栅传感器的反射光谱带宽λ_iBW相等，且n个光纤光栅传感器的中心波长偏移量λ_id也相等，各参数满足下式：

λ_id＜(λ_ALL-λ_BW)/n

其中，λ_ALL为所述本系统可调谐激光光源的扫描波长总带宽。

3.根据权利要求1所述的可调谐激光光源的光纤传感器测量系统，其特征在于：

所述M×n个光纤光栅传感器对其中心波长的光反射率为80～90％。

4.根据权利要求1所述的可调谐激光光源的光纤传感器测量系统，其特征在于：

所述中心处理器内集成模数转换器或可编程比较器；

或者，模数转换器或可编程比较器为独立部件，M个信号处理电路的输出端分别经对应的模数转换器或可编程比较器后再通过多路开关接入中心处理器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可调谐激光光源的光纤传感器测量系统的使用方法，其特征在于：

所述中心处理器控制可调谐激光光源发出波长连续变化的激光，经1×M分光器分为M路光束进入各个1×2分光器，每束光再通过1×2分光器串接的n个光纤光栅传感器，当扫描的激光波长为其中第i个光纤光栅传感器反射光谱的响应波长时，该光纤光栅传感器对激光反射，光电探测器将反射光转换为电流信号，接入信号处理电路后转换为电压信号，送入中心处理器；中心处理器首先根据多路开关当前的选择状态识别当前所接收的反射光信号来自于M路光束中的哪一路，然后根据所接收的反射光信号计算所对应的第i个光纤光栅传感器及该光纤光栅传感器当前中心波长λ_i0，与该光纤光栅传感器初始状态标定的中心波长比较，得到第i个光纤光栅传感器所处检测点的外界物理量的变化。

6.根据权利要求5所述的可调谐激光光源的光纤传感器测量系统的使用方法，其特征在于：

所述中心处理器根据所接收的反射光信号计算第i个光纤光栅传感器的当前的中心波长λ_i0的方法为：

所述信号处理电路送入中心处理器的电压信号的模数转换数值大于设定阈值或者达到可编程比较器的上升沿时，中心处理器记录当前的可调谐激光光源输出波长λ_i1，当中心处理器检测到模数转换数值小于设定阈值或者达到可编程比较器的下降沿时，再记录当前的可调谐光源输出波长λ_i2，第i个光纤光栅传感器的中心波长λ_i0用下面的公式计算：

λ_i0＝(λ_i1+λ_i2)/2

第i个光纤光栅传感器反射光频谱宽度λ_BW用下面的公式计算：

λ_iBW＝(λ_i2-λ_i1)。

7.根据权利要求6所述的可调谐激光光源的光纤传感器测量系统的使用方法，其特征在于：

所述设定阈值或可编程比较器的上升沿、下降沿为反射光的强度峰值的40％～60％。

8.根据权利要求6所述的可调谐激光光源的光纤传感器测量系统的使用方法，其特征在于：

所述中心处理器控制可调谐激光光源扫描时，先用各光纤光栅传感器的反射光频谱宽度的一半，即λ_iBW/2为步进进行粗扫描，得到λ_i1和λ_i2的粗略值，然后在这两个波长粗略值的附近以0.05～0.15pm步进进行细扫描，得到λ_i1和λ_i2的准确值。