[发明专利]基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统及方法

权利要求书

1.一种基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统，其特征在于：它包括单片机(1)、布拉格光纤光栅波偏装置(3)、布拉格光纤光栅标记装置(7)、牵引轮(5)、准直器(6)、解调仪(4)和计算机(2)，其中，计算机(2)的数据通信端连接单片机(1)的数据通信端，单片机(1)的布拉格光纤光栅波偏控制信号输出端连接布拉格光纤光栅波偏装置(3)的控制信号输入端，单片机(1)的布拉格光纤光栅标记控制信号输出端连接布拉格光纤光栅标记装置(7)的信号输入端，布拉格光纤光栅波偏装置(3)用于使布拉格光纤光栅传感阵列(8)的布拉格光纤光栅产生波长偏移，布拉格光纤光栅标记装置(7)用于对布拉格光纤光栅传感阵列(8)中刻写的布拉格光纤光栅进行标记；

所述牵引轮(5)用于对石英棒进行在线拉制形成布拉格光纤光栅传感阵列(8)，准直器(6)的一端用于接入布拉格光纤光栅传感阵列(8)的起始端，准直器(6)的另一端用于连接解调仪(4)的光信号通信端，解调仪(4)的电信号通信端连接计算机(2)的解调仪通信接口。

2.根据权利要求1所述的基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统，其特征在于：所述布拉格光纤光栅波偏装置(3)通过调节布拉格光纤光栅传感阵列(8)的温度和/或应力和/或应变实现布拉格光纤光栅传感阵列(8)的布拉格光纤光栅产生波长偏移。

3.根据权利要求1所述的基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统，其特征在于：所述布拉格光纤光栅传感阵列(8)为全同FBG阵列或非全同FBG阵列。

4.一种利用权利要求1所述系统的光纤光栅逐个锁定解调方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：计算机(2)控制单片机(1)，从而控制布拉格光纤光栅波偏装置(3)设置布拉格光纤光栅传感阵列(8)的布拉格光纤光栅波长偏移值，并使布拉格光纤光栅的波长按该偏移值偏移，解调仪(4)从计算机(2)获取布拉格光纤光栅波长偏移值，解调仪(4)通过该布拉格光纤光栅波长偏移值调整解调仪(4)内部扫描光源的扫描波长范围和扫描间隔，其中，扫描波长范围需要包含布拉格光纤光栅的中心波长，扫描间隔为预设间隔；

步骤2：开启牵引轮(5)，使得牵引轮(5)开始在线拉制光栅操作，逐步使石英棒形成布拉格光纤光栅传感阵列(8)，在线拉制光栅操作过程中，根据布拉格光纤光栅传感阵列(8)中各个光栅距离解调仪(4)的位置调制解调仪扫描频率，从而保证解调仪(4)采集范围内包含布拉格光纤光栅传感阵列(8)中各个光栅的时域反射信号；

步骤3：解调仪(4)输出扫描波长范围内的窄带光信号，并将该窄带光信号调制成光脉冲信号输出，光脉冲信号通过准直器(6)后进入布拉格光纤光栅传感阵列(8)；

步骤4：当布拉格光纤光栅传感阵列(8)中的各个光栅拉制到布拉格光纤光栅波偏装置(3)对应位置时，布拉格光纤光栅波偏装置(3)使得布拉格光纤光栅传感阵列(8)中对应的光栅的中心波长发生漂移，使该光栅的波长从布拉格光纤光栅传感阵列波长重叠区偏移一段距离，达到在波长域可见，解调仪对布拉格光纤光栅传感阵列(8)中该光栅的反射谱段进行锁定，所述光脉冲信号在该光栅的反射谱段区域进行扫描；

步骤5：解调仪(4)采集光脉冲信号在布拉格光纤光栅传感阵列(8)中反射回的时域信号，并根据反射回的时域信号拼接出反射光谱，再根据反射光谱和OTDR原理对布拉格光纤光栅传感阵列(8)中的当前布拉格光纤光栅波偏装置(3)对应的光栅进行定位；

步骤6：对已经定位的上述光栅的反射光谱进行解调，对解调后的反射光谱进行光栅信号质量评估处理，即可确定对应光栅的质量参数，计算机(2)根据上述质量参数确定上述光栅是否合格；

步骤7：随着牵引轮(5)的牵引，该布拉格光纤光栅传感阵列(8)进一步移动，当布拉格光纤光栅传感阵列(8)中已经经过质量检查的上述光栅运动到标记位时，布拉格光纤光栅标记装置(7)根据计算机(2)确定的光栅是否合格的结果，对该光栅进行质量标记。

5.根据权利要求4所述的光纤光栅逐个锁定解调方法，其特征在于：通过步骤4～步骤7的方法对布拉格光纤光栅传感阵列(8)中的所有光栅进行质量标记。