[发明专利]基于干涉光信号拼接的驱动电流调谐分布式测量方法、装置及系统

权利要求书

1.基于干涉光信号拼接的驱动电流调谐分布方法，其用于通过耦合于待测样品的传感光纤测量所述待测样品的物理量变化，其特征在于：该方法包括以下步骤：

提供激光输出，其中，所述激光输出由分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过在自起始温度至终止温度的多个离散温度值下分别改变所述选定的激光二极管的驱动电流以使得每个所述选定的激光二极管发出该激光二极管在所述离散温度值中的一个温度值下的电流调谐中的起始波长小于该激光二极管在该所述温度下相邻且较低温度的电流调谐中的终止波长，由此同一所述选定的激光二极管的相邻温度的输出激光在光谱上部分重叠；且每个所述选定的激光二极管在所述终止温度下的电流调谐得到的终止波长大于与其相邻的且波长更大的选定的激光二极管在所述起始温度下的电流调谐得到的起始波长，以使得所述终止温度下的相邻激光二极管中低波长管通过电流调谐所覆盖的光信号的光谱与所述起始温度下的相邻激光二极管高波长管通过电流调谐所输出的光信号的光谱有部分重叠；

使得所述分布式反馈阵列激光器的所述激光输出与所述传感光纤对于所述激光输出的反射光相干涉形成干涉光；

将所述干涉光转换为主路干涉光信号；

提供包含所述激光输出的绝对波长信息的波长监测信号；

在不包括所述物理量变化的参考态下同步采集所述主路干涉光信号以及所述波长监测信号得到参考态主路干涉光信号以及参考态波长监测信号；

根据所述参考态波长监测信号提供的绝对波长信息确定所述采集的所述参考态主路干涉光信号中的拼接点；去除所述采集到的参考态主路干涉光信号中的波长重叠区域中所述拼接点以外的部分以形成拼接后参考态主路干涉光信号；在包括所述物理量变化的测量态下采集所述主路干涉光信号以及所述波长监测信号得到测量态主路干涉光信号以及测量态波长监测信号；

根据所述测量态波长监测信号提供的绝对波长信息确定所述测量态主路干涉光信号中的拼接点；

去除所述采集到的测量态主路干涉光信号中的波长重叠区域中所述拼接点以外的部分以形成拼接后测量态主路干涉光信号；以及基于所述拼接后参考态主路干涉光信号和所述拼接后测量态主路干涉光信号解算所述物理量变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括

提供不包括所述物理量变化的参考态下的分布式反馈阵列激光器的所述激光输出的参考态辅助干涉光；将所述参考态辅助干涉光转换为参考态辅助干涉光信号；采集所述参考态辅助干涉光信号；以及用所述参考态辅助干涉光信号作为同步地采集所述参考态主路干涉光信号以及所述波长监测信号的时钟；以及

提供包括所述物理量变化的测量态下的分布式反馈阵列激光器的所述激光输出的测量态辅助干涉光；将所述测量态辅助干涉光转换为测量态辅助干涉光信号；采集所述测量态辅助干涉光信号；以及用所述测量态辅助干涉光信号作为完成同步地采集所述测量态主路干涉光信号以及所述激光输出波长监测信号的时钟。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：向所述分布式反馈阵列激光器中的所有激光二极管提供恒定的工作温度控制信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述分布式反馈阵列激光器的激光输出通过闭环功率控制来对分布式反馈阵列激光器的所述激光输出的光功率进行实时调节以提供功率稳定的激光输出。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述解算包括对所述拼接后参考态主路干涉光信号和所述拼接后测量态主路干涉光信号分别进行快速傅里叶变换得到所述拼接后参考态主路干涉光信号和所述拼接后测量态主路干涉光信号的距离域信号，分别对所述拼接后参考态主路干涉光信号和所述拼接后测量态主路干涉光信号的距离域信号利用移动窗在距离域上的相同位置选取空间传感单元，将所述移动窗选定的空间传感单元的信号进行傅里叶逆变换，得到所述移动窗对应的空间传感单元所对应的参考态瑞利散射光谱信号和测量态瑞利散射光谱信号；对两者进行互相关运算，求取互相关运算结果的最大值所在位置，该最大值所在位置对应该位置的空间传感单元上的被测物理量变化；通过在距离域信号上滑动所述移动窗来选取距离域上不同位置的空间传感单元，进而得到光纤上不同位置的物理量变化。