[实用新型]基于光电振荡器和光纤布拉格光栅阵列的传感解复用装置

说明书

本实用新型公开了一种基于光电振荡器和光纤布拉格光栅阵列的传感解复用装置，包含光源装置、光电振荡器及均匀光纤布拉格光栅阵列，光电振荡器包含电光调制器、环行器、光放大器、光带通滤波器、光电探测器、电放大器及电带通滤波器；电光调制器用于调制激光，在满足谐振条件的噪声处产生振荡信号；环行器用于连接均匀光纤布拉格光栅阵列，传递光栅反射信号；均匀光纤布拉格光栅阵列用于测量发生应变的光栅位置，采用准分布式排列；根据电频谱仪测量电带通滤波器输出端的电信号的最大功率获取目标位置对应的电信号频率，从而通过简单的结构实现光栅阵列传感与解复用，防电磁干扰、适宜量化生产，大大降低光纤传感与解调技术在推广过程中所需成本。

技术领域

本实用新型涉及光纤准分布式传感解复用技术领域，特别涉及一种基于光电振荡器和光纤布拉格光栅阵列的传感解复用装置。

背景技术

光纤光栅传感器已经被认为是一种主流传感技术，相比于传统传感器，由于光纤具备固有优势与特性，比如体积小、重量轻、抗电磁干扰以及先进的多路复用和通信性能，光纤光栅传感器在过去的几十年中被广泛地研究。

传统光纤光栅传感器由于自身特点存在以下两个方面的问题：首先，识别速度和识别精度之间存在矛盾。在给定的频谱范围内，系统使用光谱仪或者光扫频滤波器对传感信号在光域里进行解调，扫描精度越高，扫描时间就越长，而识别速度就越低。比如，采用不同中心波长的均匀光纤布拉格光栅组成传感器阵列，利用扫频光源或扫频滤波器去识别反射回来的信号波长，现阶段该方案只能在80m范围内实现25个传感器的复用，很难达到大规模的多点检测。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种基于光电振荡器和光纤布拉格光栅阵列的传感解复用装置，结构简便，运行稳定，便于量化生产，且制造成本低，有利于光纤准分布式传感器阵列与解复用技术的推广。为了实现以上目的，本实用新型采取的一种技术方案是：

一种基于光电振荡器和光纤布拉格光栅阵列的传感解复用装置，包含光源装置、光电振荡器及均匀光纤布拉格光栅阵列，所述光电振荡器包含电光调制器、环行器、光放大器、光带通滤波器、光电探测器、电放大器及电带通滤波器，所述光源装置包含可调激光器及偏振控制器；

所述可调激光器的输出端口和偏振控制器的输入端口连接，所述偏振控制器的输出端口和电光调制器的光输入端口连接，所述电光调制器的电驱动端口与电带通滤波器的输出端口相连，所述电光调制器的光输出端口与所述环行器的一号端口相连，所述均匀光纤布拉格光栅阵列的端口与所述环行器的二号端口相连，所述环行器的三号端口与所述光放大器的输入端口相连，所述光放大器的输出端口和所述光带通滤波器的输入端口连接，所述光带通滤波器的输出端口与光电探测器的输入端口连接，所述光电探测器的输出端口和电放大器的输入端口连接，所述电放大器的输出端口和电带通滤波器的输入端口连接，所述电带通滤波器的输出端口和所述电带通滤波器的输入端口连接。

进一步地，所述电带通滤波器带宽小于光电探测器解调出的周期性电信号的最小自由谱范围，用于滤波并选择单个电信号；

所述光电振荡器的振荡频率和振荡周期为：

其中，f₀为所有均匀光纤布拉格光栅均不发生形变时光电振荡器的初始振荡频率，k为均匀光纤布拉格光栅的振荡周期系数，c为真空中光速，n和n'分别为光介质和电介质的折射率，L_e为电介质长度，L_o为距离环行器最近的第1个均匀光纤布拉格光栅反射时的环路长度，L_n为第n个所述均匀光纤布拉格光栅和第1个均匀光纤布拉格光栅之间的距离。