[发明专利]基于硬件寻峰的高速光纤光栅解调系统

权利要求书

1.一种基于硬件寻峰的高速光纤光栅解调系统，包括光栅传感器（1）、高速扫频光输出及光通路模块（2）、光电转换模块（3）、上位机（4），其中，光栅传感器（1）通过高速扫频光输出及光通路模块（2）与光电转换模块（3）连接，其特征在于：它还包括光学器件驱动模块（6）、信号采集处理模块（7）、硬件微分模块（8）以及信号调理模块（5），其中，所述光电转换模块（3）的信号输出端通过所述信号调理模块（5）连接所述硬件微分模块（8）的信号输入端，所述硬件微分模块（8）的信号输出端连接所述信号采集处理模块（7）的信号采集端，所述信号采集处理模块（7）的第一控制信号输出端连接所述信号调理模块（5）的调理增益倍数控制端，所述信号采集处理模块（7）的第二控制信号输出端连接所述光学器件驱动模块（6）的扫频光源频率及偏置控制端，所述信号采集处理模块（7）的第三控制信号输出端连接所述硬件微分模块（8）的比较电压控制端，所述信号采集处理模块（7）还通过局域网连接所述上位机(4)，所述光学器件驱动模块（6）驱动高速扫频光输出及光通路模块（2）输出高速扫频光信号。

2.根据权利要求1所述的基于硬件寻峰的高速光纤光栅解调系统，其特征在于：所述光电转换模块（3）包括光信号转电流信号单元（3.1）和电流信号转电压信号单元（3.2），所述信号调理模块（5）包括差动放大器（5.1）、可编程增益放大器（5.2）和低通滤波器（5.3），所述硬件微分模块（8）包括类微分电路（8.1）和高速比较器（8.2），其中，所述光信号转电流信号单元（3.1）、电流信号转电压信号单元（3.2）、差动放大器（5.1）、可编程增益放大器（5.2）、低通滤波器（5.3）、类微分电路（8.1）以及高速比较器（8.2）依序连接，所述光信号转电流信号单元（3.1）的信号输入端接收高速扫频光输出及光通路模块（2）中光通路内的光信号，高速比较器（8.2）输出方波信号给信号采集处理模块（7），所述高速比较器（8.2）的比较电压控制端连接信号采集处理模块（7）的第三控制信号输出端，所述可编程增益放大器（5.2）的调理增益倍数控制端连接信号采集处理模块（7）的第一控制信号输出端。

3.根据权利要求2所述的基于硬件寻峰的高速光纤光栅解调系统，其特征在于：所述类微分电路（8.1）包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1以及运算放大器A，所述低通滤波器（5.3）的信号输出端通过电容C1连接运算放大器A的同相输入端，运算放大器A的同相输入端还通过电阻R1接地GND，所述运算放大器A的反相输入端通过电阻R2接地，所述运算放大器A的输出端连接高速比较器（8.2）的信号输入端，所述运算放大器A反相输入端还通过电阻R3连接运算放大器A的输出端。

4.根据权利要求2所述的基于硬件寻峰的高速光纤光栅解调系统，其特征在于：所述高速扫频光输出及光通路模块（2）包括第一光隔离器（2.2）、第二光隔离器（2.3）、连接在第一光隔离器（2.2）和第二光隔离器（2.3）之间的光源（2.1）、与第二光隔离器（2.3）输出端连接的第一光耦合器（2.4）、连接在第一光耦合器（2.4）和第一光隔离器（2.2）之间的法布里珀罗滤波器（2.5），所述第一光耦合器（2.4）还连接有第二光耦合器（2.6），所述第二光耦合器（2.6）连接有第三光耦合器（2.7），所述第三光耦合器（2.7）连接有第四光耦合器（2.8）和第五光耦合器（2.9），所述第四光耦合器（2.8）连接光信号转电流信号单元（3.1）和一个光栅传感器（1），所述第五光耦合器（2.9）连接光信号转电流信号单元（3.1）和另一个光栅传感器（1）。

5.根据权利要求4所述的基于硬件寻峰的高速光纤光栅解调系统，其特征在于：所述第二光耦合器（2.6）还连接有第六光耦合器（2.10），所述第六光耦合器（2.10）连接有梳状滤波器（2.11）和透射光栅（2.12），所述梳状滤波器（2.11）和透射光栅（2.12）均连接光信号转电流信号单元（3.1）。

6.根据权利要求1所述的基于硬件寻峰的高速光纤光栅解调系统，其特征在于：所述光学器件驱动模块（6）包括光源驱动及恒温单元（6.1）和法布里珀罗滤波器驱动模块（6.2），其中，所述光源驱动及恒温单元（6.1）的信号输出端连接光源（2.1），法布里珀罗滤波器驱动模块（6.2）的信号输出端连接法布里珀罗滤波器（2.5），所述法布里珀罗滤波器驱动模块（6.2）的信号输入端连接信号采集处理模块（7）的第二控制信号输出端。