[发明专利]高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置及解调方法

权利要求书

1.一种高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置，其特征在于：包含电路模块、整体结构，所述电路模块包含电源模块、光学模块和处理接口模块；

其中，电源模块，用于接收外部供电，为解调装置光学模块、处理接口模块提供所需的二次电源；

光学模块，用于光源驱动与控温、光波长扫描控制、光路分束、数据采集触发控制、光电转换与信号放大；所述光学模块包含光源、光源驱动、光源温控；光源驱动为光源提供恒定供电电流，光源温控为光源提供实时温度监测与温度补偿，以使光源输出强度和带宽稳定的光源；

处理接口模块，用于1-8测量通道、参考通道信号采集、解调，解调数据存储、回传控制，总线接口控制，光学模块信号增益控制；同步采样，接收光学模块输出启动数据采集触发信号，启动参考及测量通道同步数据采集，单通道数据采样点数控制为2048，数据采样过程中采用双FIFO缓存，采样数据在采样控制信号控制下写入各通道对应的双FIFO数据缓冲，之后由数据总线控制将FIFO中数据传输到CPU中进行拟合及寻峰解算处理；陷波点查找，遍历参考通道数据，在连续两个波峰宽度数据点间未找到有效波峰，且出现光谱最小值，即将该最小值作为参考通道陷波点，标定为陷波点光波长；光谱分峰，动态识别各测量通道挂载传感器情况，扫描识别对应参考、测量通道光谱数据所包含的有效峰数量，按照传感器反射峰光谱宽度实现各反射峰分割，同时，若参考通道测量光谱判定失效，不再对该次各测量通道采集光谱数据进行解调，若测量通道挂载传感器分段集中，则对各测量通道测量数据进行合理性截取降低后续数据处理工作量；光谱拟合，FPGA将采集缓存的各个通道单次扫描数据传送至CPU，在CPU内实现数据拟合，并对拟合形成的光谱寻峰处理，确定光谱中心波长相对参考通道对应光波长偏移量；测量通道测点峰值检索，对各分段拟合光谱范围内数据进行检索寻找最大值，形成传感器编号对采样拟合点对应表；参考波长标定与光波长解调，按照已知的参考通道陷波点光波长与参考通道光梳状滤波器光谱输出特性，完成参考通道各梳状峰波长与拟合后采样点对应关系表，并形成与各测量通道各传感器对应关系表；将参考通道两个或若干个相邻波间认为是短时线形，因此光波长解调根据采样点范围选择对应参考通道光波长分段范围进行线形拟合处理，计算得到各测点光波长值；物理量解调，根据各测量通道各传感器标定时确认的物理量与波长对应关系表完成物理量解调，并根据不同传感器特性，采用相应的滤波处理后输出测量结果；

整体结构，用于电路模块各电路板卡固定、解调装置整机安装，同时提供抗力学、空间辐照加固。

2.根据权利要求1所述的高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置，其特征在于：所述电源模块包含输入过流保护电路、抗浪涌电路、供电控制电路、EMI滤波电路、DC-DC变换电路，外部供电经输入依次经过过流保护电路、抗浪涌电路、供电控制电路、EMI滤波电路和DC-DC变换电路后输出多路二次电源供解调装置其它电路模块使用。

3.根据权利要求1所述的高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置，其特征在于：所述光学模块还包含可调谐光滤波器、光分路器、9通道光电探测及信号滤波、放大阵列和连接光纤；输出的强度和带宽稳定的光源经过可调谐光滤波器扫描后输出梳状光信号，经光分路器把光源功率按比例输出给参考通道和各测量通道，之后输出光信号经9通道光电探测及信号滤波、放大阵列处理输出给处理接口模块进行光波长解调。

4.根据权利要求3所述的高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置，其特征在于：光源扫描采用可调谐光滤波器实现，F-P腔扫描带宽为1525nm～1565nm，F-P腔的扫描回程为1/5。

5.根据权利要求3所述的高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置，其特征在于：9通道光电探测及信号滤波的9通道包含1个参考通道+8个测量通道。