[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

说明书

本发明公开了一种高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置及其解调方法，高集成度设计：解调装置由电路模块、整体结构构成，具备8测量通道，各测量通道各测点10Hz～1KHz可配置解调速率，解调精度优于1pm，重复性1pm。本系统可实现卫星、载人/货运航天器、空间飞行器、移民舱等不同结构体力、热分布式监测，为航天器提供结构健康监测、结构损伤评估，为航天器在轨维护等提供测量数据支撑，具有广阔的推广前景和应用价值。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，涉及一种高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置及解调方法。

背景技术

如今，随着航天器在轨可维护技术发展，要求航天器实现在轨自主结构健康监测、评估，为航天器在轨维护提供数据支撑。光纤传感技术以无源、重量轻、可支持多参量一体化且易于实现高密度分布式监测等特点，广泛应用于民用领域，目前已突破民用领域应用限制，在航空航天领域凸显出巨大发展潜力，所以研制适于航天应用的光纤光栅解调装置成为该技术应用于航天器结构健康监测、评估及在轨维护的关键因素。

目前国内外普遍采用的光纤光栅解调装置特点为多通道低速或单通道高速，部分已成功应用于工业、军事领域，但是这些装置无法满足航天器对设备小型化、高集成，高可靠、适应空间环境的要求无法实现卫星、载人/货运飞船、深空探测器等航天器结构体力、热分布式检测。而高速、多通道微型化光纤光栅解调装置受到光纤环路高集成难度大、高精度拟合处理器资源开销大、空间环境适应性差等因素未实现实际应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术及应用限制，提供一种高速、多通道星载微型化光纤光栅解调装置，本装置可提供卫星、载人/货运飞船、深空探测器、外星居住基地等不同结构力、热参数一体化、分布式监测、结构损伤评估，为航天器在轨维护等提供数据支撑，具有广阔的推广前景和应用价值。

本专利所采用的技术解决方案如下：

一种高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置，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；

处理接口模块，用于1-8测量光路、参考光路信号采集、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；

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。

作为本发明的高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置的进一步优选方案，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、DC-DC变换电路后输出多路二次电压供解调装置其它电路模块使用。

作为本发明的高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置的进一步优选方案，所述光学模块包含光源、光源驱动、光源温控、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、连接光纤；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，输出光源经过可调谐光滤波器扫描后输出梳妆光信号，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。

作为本发明的高速、多通道星载微型光纤光栅解调装置的进一步优选方案，光源驱动与光源温控均包含光源温控和光源驱动电路。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。