[发明专利]光纤布拉格光栅振动传感测量系统及使用方法

权利要求书

1.光纤布拉格光栅振动传感测量系统，包括上位机、可调谐激光光源、耦合器、光纤光栅传感器和光电探测器；所述光纤光栅传感器为光纤布拉格光栅传感器，上位机连接可调谐激光光源；其特征在于：

还有具有同步和非同步两种工作模式的采集卡和信号处理电路，上位机连接采集卡；可调谐激光光源具有同步触发输出端口，采集卡具有与之配合的同步触发输入端口，二者相连接；上位机控制可调谐激光光源输出激光的波长，控制采集卡的工作模式并进行数据分析；信号处理电路含有信号放大电路；可调谐激光光源输出的激光束接入3dB耦合器的一个分光端口，激光束到达3dB耦合器合路端口所串接的n个光纤光栅传感器，n为1～120的整数，所串联的n个光纤光栅传感器的工作波长区域均不相同、反射光谱中反射光能量最高的波长点为其中心波长，n个光纤光栅传感器分布在不同的测试位置；3dB耦合器的另一分光端口接至光电探测器，光电探测器输出的电流信号经信号处理电路接入采集卡，采集卡在同步采集模式下接受同步触发信号进行同步采集，采集卡在非同步模式下，按上位机设置的采集频率进行数据采集、送入上位机。

2.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅振动传感测量系统，其特征在于：

所述n的大小由激光调谐范围和各光纤光栅传感器带宽决定，所述的可调谐激光光源的扫描波长总带宽为λ_ALL，n个光纤光栅传感器的反射光谱带宽相等为λ_BW，n满足于：

n＜λ_ALL/λ_BW。

3.根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅振动传感测量系统，其特征在于：

所述各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至3中任一项所述的光纤布拉格光栅振动传感测量系统的使用方法，其特征在于：

先测定本系统各光纤光栅传感器的反射光谱，确定各光纤光栅传感器对应的设定波长；之后使可调谐激光光源依次输出各光纤光栅传感器的设定波长，采集各光纤光栅传感器反射光功率的数据，由其变化检测计算各光纤光栅传感器所处位置的振动频率。

5.根据权利要求4所述的光纤布拉格光栅振动传感测量系统的使用方法，其特征在于具体步骤如下：

I、在未受到振动影响的初始状态下对n个光纤光栅传感器进行光谱扫描，确定各光纤光栅传感器对应的设定波长，

将可调谐激光光源的同步触发输出端口与采集卡的同步触发输入端口相连，上位机控制可调谐激光光源发出波长连续变化的激光对光纤光栅传感器进行波长扫描，同时控制采集卡同步采集n个串联光纤光栅传感器的反射光谱分布情况生成校准表，选取各光纤光栅传感器反射光谱波峰两侧中线性较好较光滑的一侧的线性波长区间的中间波长作为各光纤光栅传感器工作时的设定波长，记录为λ_m并存储于上位机中，m为n个光纤光栅传感器的序号；

II、按照步骤I记录的n个光纤光栅传感器波长λ_m依次设定可调谐激光光源的输出激光波长，采集受振动影响的各光纤光栅传感器的反射光功率变化信息，并解调振动频率，

上位机取消采集卡的同步模式，控制采集卡以采集速率v对各光纤光栅传感器的反射光功率进行非同步采集，并按照步骤I记录的n个光纤光栅传感器波长λ_m依次设定可调谐激光光源的输出激光束波长，对于每个激光波长λ_m，采集卡采集2^N个各光纤光栅传感器的反射光功率数据，N为大于等于10的整数，上位机以2^N个数据为单位进行快速傅立叶变换，对该λ_m对应的光纤光栅传感器所受振动信号的频率成分进行解调，得到该光纤光栅传感器所处位置的振动频率。

6.根据权利要求5所述的光纤布拉格光栅振动传感测量系统的使用方法，其特征在于：

所述步骤II采集卡的采集速率v为所测振动信号最高频率的5～10倍。