[发明专利]一种具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置和方法

权利要求书

1.一种具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置，其特征在于：包括光源发射器、光纤光栅编码器、1×2光耦合器、光纤光栅解调仪、光接收机和数据处理模块，所述光源发射器发射出由M+1个不同波长的窄带光源生成的探测光脉冲信号，M为正整数，探测光脉冲信号经合路送入所述光纤光栅编码器，光纤光栅编码器包含2^M个输出端口，光纤光栅编码器的输入端口至任一输出端口路径上的光纤光栅反射探测光脉冲信号的若干波长组分，生成并输出编码脉冲信号，编码脉冲信号到达用户端并发生反射，反射信号经光纤光栅编码器合路后输入1×2光耦合器，该1×2光耦合器的两个输出端口的耦合系数比为a:b，且a>b，将1×2光耦合器耦合系数为a的输出端口输出的信号送给所述光接收机，将耦合系数为b的输出端口输出的信号送给所述光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪根据接收到的信号测得反射信号的中心波长和外部环境温度，光接收机将接收到的反射信号转换为电信号后传送至数据处理模块，光纤光栅解调仪将测得的中心波长数据传送至数据处理模块，数据处理模块根据接收到的数据进行温度补偿。

2.根据权利要求1所述具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置，其特征在于：所述光纤光栅编码器为M级级联结构，其中第i级结构包括2ⁱ个1×2光分路器和2ⁱ个光纤光栅，某第i级光分路器的其中一个输出端经某第i级光纤光栅与对应的第i+1级光分路器的输入端相连，而该第i级光分路器的另一个输出端直接与对应的第i+1级光分路器的输入端相连，i＝0,1,2,…,M-1。

3.根据权利要求2所述具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置，其特征在于：所述1×2光分路器输出信号的能量比为50:50。

4.根据权利要求1所述具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置，其特征在于：所述1×2光耦合器的两个输出端口的耦合系数比为90:10。

5.根据权利要求1所述具有温度检测及补偿功能的光纤光栅编码装置，其特征在于：所述数据处理模块为PC机。

6.基于权利要求1所述光纤光栅编码装置的温度检测及补偿方法，其特则在于，包括以下步骤：

(1)在已知恒温环境下通过光谱仪精确测量光纤光栅编码器中光纤光栅的中心波长，将此时的环境温度和对应测得的中心波长设为参考温度和参考中心波长；

(2)控制光源发射器发出探测光脉冲信号并送入光纤光栅编码器，得到编码脉冲信号，通过1×2光耦合器将反射信号的一部分能量送给光纤光栅解调仪，另一部分能量送给光接收机，光纤光栅解调仪根据接收到的信号精确测量反射信号的中心波长；

(3)通过步骤(2)获取至少两组反射信号的中心波长，结合步骤(1)获得的参考数据，得到实时的外部环境温度；

(4)光纤光栅解调仪将测得的中心波长数据传送给数据处理模块，实现温度补偿。