[实用新型]一种基于射频光调制的高精度光纤光栅传感检测结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤布拉格光栅传感，属于光纤传感技术领域。

背景技术

由于光纤光栅具有精度高、抗干扰能力强等特点，国内外已经有了很好的发展。例如专利CN1384341A公开了一种压力与温度同时检测的光纤光栅传感器，专利1904658A公开了一种光纤布拉格光栅传感器的相干复用方法及其设备。这些公开很好的介绍了一些光纤光栅传感的方法，但其还有较多限制，例如难以实现高精度的光纤光栅测量，特别是采用波长可调光源的光纤光栅检测方法，由于可调波长光源难以实现精确的快速光波长/频率移动，造成采用此种方案的光纤光栅传感器难以实现高精度快速的传感检测。虽然采用光锁相光源可得到高精度的光波长/频率变化，但其实现的高技术难度和成本难以满足实际应用的需要。

国内有一些专利也公开了光纤光栅检测的方法，如CN2760526Y公开的分布式光纤光栅温度检测系统其特征之一是利用可调谐光纤滤波器调制光源；CN101586986A公开的一种高精度光纤光栅波长解调系统其特征在于光滤波器和光电探测器的结合；CN201656245公开的光纤传感波长可调谐光源通过多只中心波长不同的激光二极管和滤波器结合产生可调波长的光源，但精度不高。

微波电光调制产生光频移的光纤传感方法也有被提出，（宋牟平，34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现：仪器仪表学报，1155-1158，2005），利用了微波电光调制器对参考光进行调制得到高精度波长的参考光，用于布里渊散射分布式光纤传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种基于射频光调制的高精度光纤光栅传感检测结构。

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种成本低、易实现的高精度光纤光栅波长解调（或传感检测）结构，一般光信号的频率难以精确控制，电信号的频率可以实现高精度的控制，采用射频电信号光调制产生高精度的光频移，结合可调波长光源，可实现宽波长范围的高精度光波长/频率移动。再加上容易引入一路参考光，融合光相干检测技术，可提高检测信噪比。从而可实现高性价比的技术方案。

本实用新型的一种基于射频光调制的高精度光纤光栅传感检测结构，其特征是包括依次相连的波长可调光源、光耦合器、射频光调制器、脉冲光调制器、光带通滤波器、光放大器、光环形器、光耦合器、光电检测器、电子处理器，光环形器与光纤连接。

优选的，光环形器接入光纤光栅阵列。

优选的，所述的光纤光栅阵列，其结构可以是单个光纤光栅，或是多种光纤光栅，当阵列中各光纤光栅的光谱接近时，采用低反射率光纤光栅。

优选的，与波长可调光源相连的光耦合器和光偏振控制器相连。

优选的，与光环形器相连的光耦合器和光偏振控制器相连。

优选的，光环形器还可替换为双向耦合器。

波长可调光源与光耦合器相连，通过射频光调制器产生高精度光频率移动，再通过脉冲光调制器、带通滤波器、光放大器、光环形器或双向耦合器接入光纤光栅阵列，从光纤光栅阵列返回的信号光经光耦合器到达光电检测器进行探测，必要时从光源出来的另一路光，经偏振控制器与信号光汇合后，进行光相干检测，利用光相干检测来提高检测信噪比，光电检测器连电子处理器。

上述的光纤光栅传感检测结构中，可以适应多种光纤光栅阵列，例如光纤光栅组中的每一个光栅可以是中心频率一致的低反射率光纤光栅，此时脉冲光调制器要进行光调制产生传感用的光脉冲，使得光脉冲在光纤光纤阵列中传输时，在每个时刻光脉冲只能覆盖一个光纤光栅；或者中心频率都不一样的光纤光栅阵列，此时脉冲光调制器可不进行光调制。

上述的光纤光栅传感检测结构中，射频光调制使得检测光信号频率/波长精准到电子振荡器水平，加上使用波长可调光源可拓展波长/频率移动范围。

上述光纤光栅传感检测结构，还可以通过光耦合器从光源引一路参考光，经过偏振控制器到光电检测器，来实现光相干检测，以提高检测信噪比。

本实用新型利用光纤布拉格光栅的中心波长随外界传感量（如温度、应力）的变化来进行的传感检测。