[发明专利]一种波长自标定光纤FP传感器解调方法

权利要求书

1.一种波长自标定光纤FP传感器解调方法，其特征在于，利用快速波长扫描激光器对光纤法布里-泊罗FP传感器进行光谱扫描，结合FP标准具实现FP光谱的实时波长自标定，再通过多峰解调算法解调出瞬态绝对腔长，采用的光纤EFPI传感解调系统，包括光源(1)、光纤耦合器(2)、光纤环形器(3)、FP标准具(4)、光纤EFPI探头(5)、光电转换及信号采集模块(6)及计算机(7)；所述的光纤EFPI探头(5)是一种膜片式光纤FP结构的声波传感单元，包括单模光纤(8)、外壳(8)、声波敏感膜片(10)；

解调具体步骤如下：首先快速扫描光源(1)整个输出光谱范围，光源(1)发出扫描激光经光纤耦合器(2)分光，一部分光进入光纤环形器(3)，一部分光进入FP标准具(4)，进入光纤环形器(3)的那部分光先导入光纤EFPI探头(5)后，在光纤EFPI探头(5)的单模光纤(8)的端面与声波敏感膜片(10)的内表面发生干涉，干涉光谱反射再经光纤环形器(3)进入光电转换及信号采集模块(6)，进入FP标准具(4)的那部分光经过标准具后的透射光谱直接进入光电转换及信号采集模块(6)，光电转换及信号采集模块(6)将采集到的干涉光谱和透射光谱数据传输给计算机(7)，计算机(7)通过透射光谱数据标定干涉光谱的波长，再通过多峰解调算法计算出受声波信号调制的FP腔的瞬态绝对腔长，最终得到正比于声波振幅的腔长动态变化波形并显示；

所述快速扫描光源(1)整个输出光谱范围波长可以实现自标定具体包括：所述光源(1)是一种波长可快速调谐的分布布拉格反射(DBR)半导体激光器，利用DBR半导体激光器波长快速扫描输出，得到低细度光纤FP传感器的干涉光谱，再利用FP标准具实现光谱的波长的实时标定；

所述DBR半导体激光器的波长可调谐范围大于10nm，波长调谐速度大于100nm/ms；

所述DBR半导体激光器光谱扫描频率大于所探测信号频率的2倍以上；

所述的通过多峰解调算法计算出受声波信号调制的FP腔的瞬态绝对腔长，具体包括：

设定干涉光谱中的特定级次为m，其峰值波长λ_m应满足式(1)的条件，有：

在光纤FP传感器输出光谱中的某个范围内提取两个光强极大处的波长λ_m和λ_m-k(λ_mλ_m-k)，m和(m-k)分别是相应波长对应的干涉级次，由式(1)可得：

将式(1)与(2)联立求解，求得初始腔长L₀：

当FP腔的腔长发生变化时，利用式(3)求出变化后的腔长。