[发明专利]一种大容量光纤光栅传感解调装置及解调方法

说明书

本发明属于光纤光栅传感领域，特别涉及一种大容量光纤光栅传感解调装置及解调方法。包括供电模块、光源模块、主光纤光栅解调模块、从光纤光栅解调模块，主并行探测模块和从并行探测模块探测到光源模块发出的光源，主数据采集模块和从数据采集模块分别进行采集，都传输到数据处理模块，进行处理，再传输到接口芯片。采用从模块仅进行数据采集、主模块负责波长解调的架构设计，以及通过模拟量多路转换开关和A/D组合优化电路设计，在未增加系统复杂性的基础上，大量增加了光纤光栅传感器通道数量，实现了大容量光纤光栅波长解调。

技术领域

本发明属于光纤光栅传感领域，特别涉及一种大容量光纤光栅传感解调装置及解调方法。

背景技术

光纤光栅传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗电磁干扰能力和耐腐蚀能力强等优点，易于封装以及裸光纤埋入或置于航天器、飞机等关键结构内部或表面，实现应变、温度和加速度等多种参量的准确测量。

尽管现有的光纤光栅传感解调装置在具有多个光纤传感器解调通道，但是解调传感器的数量还是相对有限的，无法满足航天器结构变形反演、温度场测量等大规模的光纤光栅传感器应用需求。为了降低航天器的发射成本，在满足大容量光纤光栅传感器解调的基础上，设计轻重量的光纤光栅解调装置。

传统的光纤光栅解调装置存在如下技术问题：

1、传统光纤光栅解调装置接入传感器的通道数量较少，能够解调光纤传感器的数量有限，无法满足大规模的光纤传感器应用需求；

2、传统光纤光栅解调装置架构固定，无法根据应用需求增加或者减少解调通道数量，可扩展性差。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中存在的不足，提出大容量光纤光栅传感解调装置。该光纤光栅解调装置采用主从模块化架构设计，只需一个光源模块为主从模块提供光信号，主从模块通过模拟量多路转换开关和A/D组合应用优化电路设计，从模块仅进行数据采集，主模块在从模块功能上增加数据处理功能，能够解调出主从模块所有传感器的波长，从而有效提高光纤光栅传感器解调数量。

光纤光栅传感解调装置主要针对大容量光纤光栅传感器解调而开展的系统设计，因此本发明的目的是针对完成的功能。

为实现上述目的，现提供技术方案如下：

一种大容量光纤光栅传感解调装置，包括：

供电模块，进行电源转换用于光源模块、主光纤光栅解调模块和从光纤光栅解调模块供电；

光源模块，为能够循环输出波长连续的可调谐光源或者扫描光源，具有N个通道，并且每个通道每个时刻输出的波长均相同,为主光纤光栅解调模块和从光纤光栅解调模块输送可调谐光源或者扫描光源；

主光纤光栅解调模块，包括主并行探测模块、主数据采集模块、数据处理模块和接口芯片；

从光纤光栅解调模块，包括从并行探测模块和从数据采集模块，可根据应用需求选择接入从模块的数量，最多可以接入N-1个；

主并行探测模块和从并行探测模块探测到光源模块发出的光源，主数据采集模块和从数据采集模块分别进行采集，都传输到数据处理模块，进行处理，再传输到接口芯片。

进一步的，所述主并行探测模块包括主1×M分束器、标准具、气室、主环形器和主光电探测器。

进一步的，所述从并行探测模块包括从1×M分束器、从环形器和从光电探测器。

进一步的，数据采集模块包括主数据采集模块和从数据采集模块，结构相同，都包括信号放大电路、L×1模拟量多路转换开关和A/D转换电路，实现主光纤光栅解调模块和从光纤光栅解调模块的光纤传感器波长解调。

一种大容量光纤光栅传感解调方法，包括：