[发明专利]基于光纤拍频技术的双参数检测数字传感系统及方法

权利要求书

1.一种基于光纤拍频技术的双参数检测数字传感系统，其特征在于，所述系统包括：激光器、波分复用器、光纤激光谐振腔、激振器、激振器控制模块、光电探测器、数据采集设备、信号监测设备；

所述激光器、波分复用器、光纤激光谐振腔、激振器、激振器控制模块依次连接；所述光电探测器的一端与数据采集设备、信号监测设备依次连接，另一端与所述波分复用器和所述激光器连接的一端连接；

所述激光器用于产生激光，所述激光通过所述波分复用器进入所述光纤激光谐振腔发生谐振产生多纵模激光和偏振模激光；

所述光纤激光谐振腔包括：温度检测传感元件和振动检测传感元件，用于产生带有温度和振动传感信息的拍频信号；

所述激振器由所述激振器控制模块控制，用于产生振动信号；

所述光电探测器用于将所述光纤激光谐振腔产生的多纵模激光和偏振模激光进行光电转换，并产生带有传感信息的多个拍频信号，包括：纵模拍频信号和偏振模拍频信号；

所述数据采集设备用于采集所述光电探测器输出的拍频信号；所述信号监测设备用于信号监测和数据处理；

所述光纤激光谐振腔包括：用作选频的光纤光栅、稀土掺杂光纤、用作振动传感的光纤光栅；

所述用作选频的光纤光栅一端与所述波分复用器连接，对所述波分复用器输出的光信号进行选频，另一端与所述稀土掺杂光纤、所述用作振动传感的光纤光栅依次连接；

所述稀土掺杂光纤为所述温度检测传感元件，所述用于振动传感的光纤光栅放置于所述激振器上，为所述振动检测传感元件。

2.根据权利要求1所述的双参数检测数字传感系统，其特征在于，所述激振器控制模块包括：信号发生器和功率放大器；所述信号发生器、所述功率放大器和所述激振器依次连接。

3.根据权利要求1所述的双参数检测数字传感系统，其特征在于，所述数据采集设备包括频谱分析仪和通用软件无线电外设，用于采集调制有振动传感信息的拍频信号和调制有温度传感信息的拍频信号。

4.根据权利要求1所述的双参数检测数字传感系统，其特征在于，所述信号监测设备为计算机，所述计算机对信号数据进行处理的过程包括：

对调制有振动传感信息的偏振模拍频的时频信号进行降噪，并把降噪后的时域信号转化为频域信号，进行解调，得到振动频率。

5.根据权利要求1所述的双参数检测数字传感系统，其特征在于，所述稀土掺杂光纤为掺铒光纤。

6.一种基于光纤拍频技术的双参数检测数字传感方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1所述的一种基于光纤拍频技术的双参数检测数字传感系统实现，包括：

步骤一：所述激光器产生激光；

步骤二：所述波分复用器将激光传输到光纤激光谐振腔，在所述光纤激光谐振腔中发生谐振并产生纵模激光和偏振模激光；

步骤三：温度信号作用于所述温度检测传感元件并调制所述光纤激光谐振腔中的光信号，振动信号作用于所述振动检测传感元件并调制所述光纤激光谐振腔中的光信号；

步骤四：调制后的光信号反射回所述波分复用器并进入所述光电探测器，在所述光电探测器上产生多个调制温度或者振动的拍频信号；

步骤五：将调制有温度传感信息的纵模拍频信号和调制有振动传感信息的偏振模拍频信号传输至所述数据采集设备；

步骤六：所述信号监测设备对所述数据采集设备采集到的拍频信号进行信号监测和数据处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据采集的过程包括：采用频谱分析仪和通用软件无线电外设采集调制有振动传感信息的拍频信号，并用所述频谱分析仪采集调制有温度传感信息的拍频信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述信号监测设备对数据进行处理的过程包括：

对所述频谱分析仪采集到的调制有振动传感信息的偏振模拍频的时频信号进行降噪，并将降噪后的时域信号转变为频域信号，进行解调，得到相应的振动频率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，降噪解调方法为：变分模态分解法。