[实用新型]一种光纤光栅波长的解调装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤传感领域，特别涉及到一种在光纤探测中基于扫描光源对光纤光栅信号进行波长解调的解调装置。 

背景技术

光纤光栅传感器受外部温度或力的作用，会引起光栅区域有效折射率的变化或光栅周期的变化，从而改变光纤光栅的反射波长。光纤光栅传感系统通过对反射波长的检测来实现对各种物理量的测量。光纤光栅解调技术是光纤光栅传感系统中非常关键的技术，测量光纤光栅的反射波长特性，并将其特性参数解调成所测物理量的值。 

目前，光纤光栅解调技术主要有：（1）采用宽带光源和可调谐光纤F-P滤波器对传感光栅的反射谱进行滤波扫描，该解调技术存在高精度的可调谐法布里珀罗腔价格较高；（2）采用色散元件和CCD阵列相结合的光谱成像技术进行波长分析，该解调技术只能实现单通道测量，且分辨率不高；（3）采用匹配光栅滤波法对传感光纤光栅进行波长解调，该解调法结构简单、成本低但精度不高。（4）采用边缘滤波法对光纤光栅进行波长解调，该解调技术要求解调滤波器的边沿要非常陡，线性好，要求系统各个部件参数稳定，精度不高。其中，可调谐光纤F-P滤波法解调技术在光纤光栅传感领域应用广泛。 

上述基于可光纤F-P调谐滤波器技术的解调方法中，主要原理是采用AD转换采集数据，数据的量大，尤其是扫描频率达1KHz或以上时，数据处理的量很大，对AD采集的速度和整个数据的传输要求高。从而导致对数据处理的设备以及程序设计要求很高，并且处理工作量大，处理效果不理想，并且效率低下。 

实用新型内容

    本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的光纤光栅波长的解调装置。本实用新型光纤光栅波长的解调装置需要解决光纤光栅边峰的处理问题，同时还要解决数据运算量过大的问题。 

    为了达到上述实用新型目的，本实用新型创造提供的技术方案如下： 

一种光纤光栅波长的解调装置，其特征在于，该解调装置包括有：

扫描光源，连接至环行器，为解调装置提供扫描光源；

环行器，分别连接至光纤光栅和光电转换及信号处理模块，用于光信号的耦合、分配；

光电转换及信号放大处理模块，连接至环行器，用于接收光纤光栅反射回来的光信号，并对接收到的光信号进行光电转换及信号放大处理，将放大处理后的数据分两路输出：一路与微分过零检测模块连接，另一路与比较模块连接；

微分过零检测模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块和数据处理模块，用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的一路数据，并对接收到的数据进行微分过零检测处理，将处理结果输出给数据处理模块；

比较模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块、数据处理模块和可调基准模块，用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的另一路数据，并将接收到的数据与可调基准模块输出的比较基准数值进行比较，比较结果输出给数据处理模块；

数据处理模块，该数据处理模块分别连接至微分过零检测模块、比较模块和可调基准模块，数据处理模块中处理得到光纤光栅中反射的波长结果，数据处理模块连接至可调基准模块；

可调基准模块，连接至比较模块和数据处理模块，用于接收数据处理模块输出的调节指令，调节可调基准模块输出给比较模块的基准数值，为比较模块提供比较基准数值，在比较模块内对边峰进行筛选，得到不同数目的波长，直至筛选出有效的光纤光栅波长。

在本实用新型的解调装置中，所述的扫描光源或为扫描激光源、或为宽带光源经可调谐滤波器滤波后产生的扫描光源。 

在本实用新型的解调装置中，所述的数据处理模块为MCU、CPU、FPGA、DSP或CPLD。 

在本实用新型的解调装置中，测量光纤光栅的通道不限于单一通道，为2通道及以上。改进的解调装置中扫描光源的输出端连接一分路器，该分路器输出至少两束扫描光信号，每束扫描光信号分别至一环行器形成的通道，该通道中还包括有光纤光栅、光电转换及信号处理模块、微分过零检测模块、比较模块和可调基准模块，多个通道中数据处理共用一个数据处理模块。 

基于上述技术方案，本实用新型的光纤光栅波长的解调装置与现有技术的方法及装置相比具有如下技术优点： 

1.本实用新型提出了在光纤光栅中心波长解调过程中对于光栅波形峰值检测和边峰的处理硬件新的解决方案，实现了对光栅中心波长的有效筛选，解决了后端数据处理量大的弊端。