[发明专利]一种基于光子灯笼光纤的传感网络及方法

说明书

本申请公开了一种基于光子灯笼光纤的传感网络及方法，包括：宽带光源、耦合器、多个传感单元、光信号处理单元以及采集单元；宽带光源用于产生第一光信号，并将所述第一光信号发送至耦合器；所述耦合器用于接收所述第一光信号，转化成多个第二光信号，并向多个传感单元分别输入对应的第二光信号；多个传感单元用于根据所处的环境确定出每个第二光信号对应的光传感信号，并将对应的光传感信号合并输入至所述光信号处理单元；所述光信号处理单元用于将光传感信号进行处理，并将处理后的光传感信号发送至对应的采集单元。

技术领域

本申请涉及光学领域，尤其涉及一种基于光子灯笼光纤的传感网络及方法。

背景技术

光纤传感技术起源于20世纪70年代，通过测量传输介质中光波的位移、湿度、pH值、压力、应变、温度、浓度等参数的变化来感知外界环境，从而间接测量了引起外界环境变化的相关信息。近年来，在民用领域，光纤传感网络可应用在钢筋混凝土热应力测量、建筑体健康监测、岩土力学工程监测等方面；在军事领域，光纤传感网络可应用于飞行器健康监测、沿海海防水听监测、陆路安全防卫系统等方面。由于技术的发展和应用的要求，光纤传感网络正在向大容量和多参数测量网络方向发展，此容量指网络所能解调的传感器的数量。

现有技术中，光纤传感网络在扩展传感单元的数量时，大都受限于时分复用或波分复用的方式，使得光纤传感网络在扩展传感单元的数量时存在局限性。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于光子灯笼光纤的传感网络及方法，用于解决现有的光纤传感网络在扩展传感单元的数量时，大都受限于时分复用或波分复用的方式，使得光纤传感网络在扩展传感单元的数量时存在局限性的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供一种基于光子灯笼光纤的传感网络，包括：宽带光源、耦合器、多个传感单元、光信号处理单元以及采集单元；

宽带光源用于产生第一光信号，并将所述第一光信号发送至耦合器；

所述耦合器用于接收所述第一光信号，转化成多个第二光信号，并向多个传感单元分别输入对应的第二光信号；

多个传感单元用于根据所处的环境确定出每个第二光信号对应的光传感信号，并将对应的光传感信号合并输入至所述光信号处理单元的多个光横模通道中；

所述光信号处理单元用于将光传感信号进行处理，并将处理后的光传感信号发送至对应的采集单元，其中，所述光信号处理单元是基于模式选择光子灯笼光纤的处理单元。

需要说明的是，本申请实施例将光横模通道引入多节点传感网络，开拓了现有光纤传感网络传感节点复用新维度，扩展了光传感网络的传感通道数量，降低系统复杂度与成本。并且，本申请实施例通过将多个传感单元确定出的光传感信号合并输入至基于模式选择光子灯笼光纤的光信号处理单元，可以将传感探测量从波长检测转换为光强度监测，使光纤传感网络在成本及设备复杂度方面均有大幅优化，其中，传感单元用于将第二光信号对应的环境传感量变化转换为光传感信号的波长变化，光信号处理用于光传感信号的光强度监测。

进一步的，所述传感单元包括多个光纤传感器以及与光纤传感器连接的环形器；

所述耦合器用于将多个第二光信号分别输入至不同的光纤传感器；

光纤传感器用于根据所处的环境与第二光信号，输出的对应的光传感信号，并将多个光传感信号通过环形器合并输入至所述光信号处理单元。

需要说明的是，传感单元外界环境变化将对该光纤传感器进行传感调谐。使得每个第二光信号对应的干涉光谱独立形成波长编码的光传感信号。

进一步的，所述光信号处理单元包括模式选择光子灯笼光纤、少模光纤以及少模光纤光栅；

所述多个传感单元用于将对应的光传感信号合并输入所述模式选择光子灯笼光纤；