[发明专利]基于面阵CCD的多通道偏振低相干干涉解调系统及解调方法

说明书

本发明公开了一种基于面阵CCD的多通道偏振低相干干涉解调系统及解调方法，该系统包括依次连接的光源(1)、分光器(2)、光纤耦合器(3)、光纤法珀传感器(4)、光纤阵列(5)以及解调系统。首先，于平凸柱面镜屈光度子午线方向上，对面阵CCD传感器采集到的各个通道的干涉条纹整个图像进行一行数据采集；然后，对采集到的数据使用寻峰算法以及中值滤波算法处理，找出对应的各通道的干涉条纹在面阵CCD感器上的成像位置；根据此位置信息同步提取出各个通道的干涉条纹信息；之后，同步得到各个通道的传感器的腔长信息。本发明实现了同步解调各个通道干涉信号，极大地拓展了多通道同步解调系统的应用范围。

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，特别涉及一种用于对多个通道的法珀传感器进行同步解调的解调系统及解调方法。

背景技术

低相干干涉多通道复用解调系统目前主要分为三种主流方法：分别是波分复用法、相干复用法以及时分复用法，这三种方法都是基于线阵CCD的多通道复用解调方法，其中：(1)波分复用法能够使多个波长的信号同时在信道中传输并被解调系统接收处理，然而，这种复用方式要求各个光源具有不同的中心光谱范围，为了完整采集所有的传感信息，接收设备需要覆盖很宽的波长范围；(2)相干复用法通过时域机械扫描或空间扫描方式对传感器光程差进行匹配扫描，当扫描光程差与传感器产生的光程差相等时，通过形成的干涉信号解调出法珀腔长，然而，为区分提取传感器对应的传感信号，相干复用法要求光纤F-P传感器具有不同的法珀腔长；(3)时分复用技术利用同一解调系统的不同时间段来传感解调，从而在时间上区分出各传感器的传感信号，达到复用目的，因此时分复用法无法达到在时间上对多个通道的传感器进行同步解调。

由于线阵CCD像元数量的限制，因而导致当前基于线阵CCD的多通道复用解调系统在多通道复用时要避免多个通道的干涉信号在线阵CCD上成像时发生重叠，故而对光源的中心光谱范围或者传感器腔长提出了一定要求，进而限制了多通道同步解调系统的应用范围。

发明内容

避免了传统基于线阵CCD的多通道复用系统中存在问题的分析和研究的基础上，本发明提出了一种基于面阵CCD的多通道偏振低相干干涉解调系统及解调方法，实现多通道干涉信号同步解调。

本发明的一种基于面阵CCD的多通道偏振低相干干涉解调系统，该系统包含系统包括依次连接的光源1、分光器2、光纤耦合器3、光纤法珀传感器4、光纤阵列5以及解调系统，其中：

所述光源1的出射光经过所述分光器2平均分为多路的各通道出射光，所述各通道出射光通过各通道对应的所述光纤耦合器3进入所述光纤法珀传感器4；每个所述光纤法珀传感器4导致对应的反射光之间具有光程差，形成各个通道反射回来的信号光；所述信号光通过所述光纤耦合器3耦合进入所述光纤阵列5，同步出射至解调系统；

所述解调系统包括依次连接的平凸柱面镜6、起偏器7、双折射光楔8、检偏器9、面阵CCD传感器10和计算机处理单元11；所述信号光入射到平凸柱面镜(6)，在屈光度子午面方向上进行压缩并使各个通道之间的信号光相互分离，相互分离的信号光经过起偏器7转化为线偏光，所述线偏光经过双折射光楔8变成相互正交的两束线偏振光并进行光程差匹配，之后，所述相互正交、并进行光程差匹配的两束线偏振光经过所述检偏器9进行投影产生干涉并形成干涉条纹，所述面阵CCD传感器10同步接收干涉条纹，所述干涉条纹传送至计算机处理单元11完成解调。

本发明的一种基于面阵CCD的多通道偏振低相干干涉解调方法，具体包括以下步骤：

首先，于平凸柱面镜屈光度子午线方向上，对面阵CCD传感器10采集到的各个通道的干涉条纹整个图像进行一行数据采集；

然后，对采集到的数据使用寻峰算法以及中值滤波算法处理，找出信号强度最强的几个峰值所在的位置，该位置即为对应的各通道的干涉条纹在面阵CCD上的成像位置；

根据此位置信息同步提取出各个通道的干涉条纹信息；