[发明专利]一种光传感解调系统

说明书

本申请公开了一种光传感解调系统，涉及传感器的技术领域，以解决现有技术中检测内容单一、难以精准测量的技术问题。光传感解调系统包括耦合器、第一解调光路以及至少一个第二解调光路。第一解调光路包括可调FP滤波器，可调FP滤波器的一端与耦合器连接；可调FP滤波器被配置为当接收到的光信号的中心波长等于可调FP滤波器的调谐波长时输出扩增后的光功率；中心波长与传感信号的幅值对应；每个第二解调光路均包括一个匹配光栅，匹配光栅的一端与耦合器连接；匹配光栅被配置为在光信号的中心波长发生偏移时、调制光信号的强度；光信号的强度变化速率与传感信号的频率对应。故本申请具有降低成本、测量全面、提高光传感解调系统性能的优点。

技术领域

本申请涉及传感器的技术领域，具体而言，涉及一种光传感解调系统。

背景技术

现有技术中，FBG（Fiber Bragg Grating，光纤光栅）波长解调系统是通过外界因素变化引起FBG中心波长变化、进而使输出光功率发生变化并以此反映外界物理量及其变化量的解调系统。该系统的工作原理为：光源将光信号输入FBG传感器，FBG传感器受到外界物理量参数的调制作用，其中心波长对应发生偏移。在经过解调器件后，中心波长发生变化的光信号其强度被调制后发生改变，最后由光纤传输到光电探测器后得到被测物理量参数。

在FBG传感技术领域，波长解调技术影响整个传感系统的检测性能。在经由被测物理量调制后，FBG信号通常由频率和幅度两个因素组成。现有技术中的FBG解调方法，在高频时只能单独检测FBG传感信号的频率或幅值信息，无法做到两者同时精准检测。例如，边缘滤波解调法通过解调光信号强度的变化反映FBG波长的漂移量，该方法虽然可以通过参考光路消除光源不稳定等外界环境因素的干扰，但该方法只适用于高频动态信号的解调，对于低频或静态信号无法检测；此外，该方法能精确检测信号的频率信息，而无法精确检测幅值信息。可调滤波器解调法通过驱动电压与中心波长的关系反推出被测物理量，该方法可以精确检测信号的幅值信息，但无法精确测量频率较高的信息。此外，因受到反馈系统驱动电压的调制速率影响，该方法不适用于高频信号的解调工作。因此，现有的FBG波长解调技术难以兼容频率和幅值信息的精准检测，在功能上具有一定的局限性。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光传感解调系统，其通过多光路解调结构将传感信号的频率与幅值信息同时通过两种不同的解调器件精准解调，实现了全方位检测和信号源定位功能，有效降低了解调系统的成本，有利于推动FBG传感器的大规模应用。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例第一方面提供了一种光传感解调系统，包括：耦合器、第一解调光路以及至少一个第二解调光路。其中，第一解调光路包括可调FP滤波器，可调FP滤波器的一端与耦合器连接；可调FP滤波器被配置为当接收到的光信号的中心波长等于可调FP滤波器的调谐波长时，输出扩增后的光功率，中心波长与传感信号的幅值对应；每个第二解调光路均包括一个匹配光栅，匹配光栅的一端与耦合器连接；匹配光栅被配置为在光信号的中心波长发生偏移时、调制光信号的强度；光信号的强度变化速率与传感信号的频率对应。

于一实施例中，光传感解调系统还包括传感信号采集模组；传感信号采集模组包括第一环形器与传感光栅阵列，第一环形器的第一端与传感光栅阵列的一端连接；第一环形器的第二端与耦合器连接。

于一实施例中，传感光栅阵列包括至少一个传感光栅，且传感光栅与匹配光栅的调制波段一一对应；传感光栅被配置为反射与传感信号对应的光信号。

于一实施例中，传感光栅阵列包括多个传感光栅时，多个传感光栅串联、且位于端点的传感光栅与第一环形器的第一端连接。

于一实施例中，光传感解调系统还包括宽带光源，宽带光源与第一环形器的输入端连接。

于一实施例中，光传感解调系统还包括电控系统；电控系统包括控制反馈模组，控制反馈模组与可调FP滤波器连接；控制反馈模组被配置为输出周期性变化的驱动电压，以改变可调FP滤波器的调谐波长。