[发明专利]基于非均匀光谱的光强解调系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于非均匀光谱的光强解调系统及方法。

背景技术

自1989年Morey首次报道将光纤光栅用作传感以来，因其具有可靠性高、抗电磁干扰、抗腐蚀，能实现准分布式测量的优点而日益得到重视，并在石油石化、电力交通、结构安全、航空水利、周界安防等领域实现广泛的应用。但光纤光栅作为传感应用均是作为波长解调型，即利用光纤光栅中心反射波长的偏移量与周围环境温度和应变变化的对应关系，运用光谱仪检测法、可调谐滤波器法、可调谐光源法、匹配光栅滤波法等方式实时解调波长，并换算出待测物理量。上述方式适用于精确传感测量领域，但价格昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中适用于精确传感测量领域的实时解调波长并换算出待测物理量的方法，其价格昂贵的缺陷，提供一种价格低廉、结构简单的基于非均匀光谱的光强解调系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于非均匀光谱的光强解调系统，包括光纤光栅振动传感器、光纤光栅光强解调型主机和信号分析系统，其中，

所述光纤光栅光强解调型主机包括用于输出非均匀光谱的光源、光分路器、光电信号转换器和采集装置；

所述光分路器，与所述光源、多个光纤光栅振动传感器以及光电信号转换器连接；所述光源发出的光经过所述光分路器进入所述光纤光栅振动传感器；

所述光纤光栅振动传感器，用于响应外界的振动信号，产生响应光信号；所述光信号经所述光纤光栅振动传感器反射后，再经过所述光分路器进入所述光电信号转换器中；

所述光电信号转换器，用于将光信号转换为电信号；

所述采集装置，用于采集所述电信号中振动信号的幅度和频率。

所述信号分析系统，用于获取所述光纤光栅光强解调型主机采集的振动信号的幅度和频率，并对其进行分析和识别。

本发明所述的光强解调系统中，该光强解调系统还包括管理平台，与所述信号分析系统连接，用于获取所述信号分析系统上传的分析数据并进行分析结果展示。

本发明所述的光强解调系统中，所述光源为半导体超辐射发光二极管或者放大自激辐射光源。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种基于非均匀光谱的光强解调方法，包括以下步骤：

光纤光栅振动传感器通过具有非均匀光谱的入射光响应外界的振动信号，产生响应光信号；

光纤光栅光强解调型主机接收所述光纤光栅振动传感器的响应光信号，将其转换为电信号；

光纤光栅光强解调型主机采集该电信号中振动信号的幅度和频率；

信号分析系统获取所述光纤光栅光强解调型主机采集的振动信号的幅度和频率，并对其进行分析和识别。

本发明所述的光强解调方法中，还包括以下步骤：

所述信号分析系统上传分析数据给管理平台，以进行分析结果展示。

本发明产生的有益效果是：本发明基于非均匀光谱的光强解调系统通过光纤光栅光强解调型主机采用可输出非均匀光谱的光源，光源发出的光经过光分路器进入光纤光栅振动传感器，将光纤光栅振动传感器的响应光信号转换为电信号，并采集该电信号中振动信号的幅度和频率并对其进行分析，从而识别出振动源。本发明系统构造简单，价格低廉，可以实现对不同振动信号特征的科学分析，在对入侵行为进行有效判断的同时可科学地过滤非入侵振动行为，如风雨等。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例基于非均匀光谱的光强解调系统的结构示意图；

图2是本发明实施例光纤光栅光强解调型主机的结构示意图；

图3是本发明实施例单次敲击振动传感器的光强信号示意图；

图4是本发明实施例基于非均匀光谱的光强解调方法的流程图；

图5是本发明实施例光源的非均匀输出谱线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例基于非均匀光谱的光强解调系统，包括多个光纤光栅振动传感器10a、10b……10n（可以根据需要设置传感器的个数）、光纤光栅光强解调型主机20和信号分析系统30。