[发明专利]光纤法珀传感器解调装置及方法

说明书

本发明涉及光纤法珀传感器解调装置及方法，其光纤法珀传感器解调装置由两个SLED光源、波分复用器、光纤耦合器、光纤准直器、柱透镜、光楔、线阵CCD、AD转换模块以及信号处理单元构成；两个不同波段SLED光源通过波分复用器与光纤耦合器两入射端口中的一端相连，出射端口与光纤法珀传感器相连，光纤耦合器另一个入射端口与光纤准直器相连，光纤准直器后依次放置柱透镜、光楔、线阵CCD，CCD将所探测的光信号以电信号输出，并经由AD转换模块转换为数字信号以供信号处理单元分析处理，获得腔长值。该解调装置采用两个不同波段的SLED作为光源，显著提高了相关干涉信号的对比度，并且信号波形更便于相关干涉信号峰值位置的提取，从而精确解算腔长。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤法珀传感器解调装置及方法。

背景技术

光纤法珀传感器由于其重量轻、体积小、灵敏度高、动态响应范围大和抗电磁干扰能力强等特点，已经成为光纤传感领域的重要研究方向之一，尤其是在强电磁干扰、高温、高压等恶劣环境下的应用更是具有传统传感器无法比拟的优势。主要表现在桥梁表面应力监测、涡轮发动机压力监测等领域。目前，针对光纤法珀传感器的解调方法主要有强度解调和相位解调。强度解调法在探测方法和信号处理上更为简单，但测量精度依赖于光强测试精度以及光路系统稳定性，光源的扰动、光路损耗等均会引起光强的波动，精度低、稳定性差。而相位法分为光谱法和相关法。

其中以相关法应用更为广泛，现有的应用相关法的非扫描相关解调系统中多以单个SLED(超辐射发光二极管)作为光源输入。而目前市场上SLED光源的带宽均以20nm为主，带宽较窄，输出的相关干涉条纹对比度较低，要想获得较高的解调精度，需要单个SLED光源的带宽做到百纳米以上，但成本设备极为高昂。

发明内容

针对光纤法珀传感器非扫描相关解调技术所面临的问题，本发明提出一种双SLED光纤法珀传感器解调装置及方法，采用两个不同波段的SLED作为光源输入，获取不同于单SLED光源条件下的相关干涉信号，提高了条纹对比度，信号波形也更有利于相关干涉信号峰值的提取，实现高精度、高分辨率的腔长解算，且成本大大降低。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种光纤法珀传感器解调装置，包括光纤耦合器、光纤法珀传感器、光纤准直器、柱透镜或柱面反射镜、光楔、线阵CCD、AD转换模块以及信号处理单元，还包括两个不同波段的SLED光源和波分复用器，所述两个SLED光源分别与波分复用器的两个输入端口相连，波分复用器的输出端口与光纤耦合器两个入射端口中的一个端口相连，光纤耦合器的出射端口与光纤法珀传感器相连，光纤耦合器两个入射端口中的另一个端口与光纤准直器相连，光纤准直器后放置柱透镜或柱面反射镜，柱透镜或柱面反射镜后设置光楔，光楔后设置线阵CCD，线阵CCD经AD转换模块后接信号处理单元，元器件之间均通过单模光纤连接；

所述两个SLED光源发射光谱3dB带宽大于等于20nm，中心波长间隔大于等于100nm；

所述光楔两个表面中的外表面镀双色宽带增透膜，内表面镀一定反射率的双色宽带反射膜，双色宽带增透膜的增透波段以及宽带反射膜的反射波段同时完全覆盖两个SLED光源的发射光谱。

进一步的，所述的光纤准直器为组合透镜型大口径光纤准直器。

进一步的，所述光楔紧贴线阵CCD接收面，光楔与线阵CCD接受面位于柱透镜或柱面反射镜焦点处。