[发明专利]基于光纤法珀腔与光纤光栅双参量联合测量的高速解调装置及方法

摘要

本发明是一种基于光纤法珀腔与光纤光栅双参量联合测量的高速解调装置及方法。高速解调装置包括光源模块、3dB耦合器、环形器、传感单元和解调单元。高速解调方法包括通过标定获得光纤光栅的解调误差量与温度变化量、压力/应变变化量之间的关系，标定获得光纤法珀腔的腔长变化量与温度变化量、压力/应变变化量之间的关系；解调光纤法珀腔的腔长变化量与光纤光栅的反射中心波长的漂移量；求得温度变化量与压力/应变变化量。与现有技术相比，本发明在基于光纤法珀腔与光纤光栅传感的基础上，可通过快速解调实现双参量的测量，同时补偿了由于光纤法珀干涉谱对解调光纤光栅所引起的对温度测量的影响，且实现本方案的成本低。

主权项

一种基于光纤法珀腔与光纤光栅双参量联合测量的高速解调装置，其特征在于，该装置包括：光源模块、3dB耦合器、环形器、传感单元和解调单元；各部件之间采用单模光纤进行光信号传输；所述光源模块包括三个窄带光源与一个宽谱光源，三个窄带光源的光谱与宽谱光源的光谱互不重叠；所述传感单元包括光纤法珀腔传感结构与光纤光栅传感结构；所述解调单元包括1×3密集波分复用器、1×2粗波分复用器、光电探测器、信号调理电路、数据采集卡与计算机；光源模块中发出的三束窄带激光与一束宽谱光由四根单模光纤同时传输到4×1的3dB耦合器后，四束光经耦合入射到环形器中，然后传入传感单元；传入传感单元的光信号先入射进入光纤光栅传感结构，符合光纤光栅反射中心波长的光波被反射，其它光波透射进入光纤法珀腔传感结构并在其中发生多光束干涉，干涉光返回光纤光栅传感结构并由其直接透射，干涉光与光纤光栅的反射光形成叠加光谱；叠加光谱经过1×2的3dB耦合器分别入射进入1×3密集波分复用器与1×2粗波分复用器，将光信号分为五路；1×3密集波分复用器与三个窄带光源相匹配，由1×3密集波分复用器输出的三束光用于解调光纤法珀腔的腔长；1×2粗波分复用器输出的两束光用于光纤光栅反射中心波长的解调；五路光信号经光电探测器转换为电信号并进入信号调理单元，电信号经过信号调理单元转变为数字信号由数据采集卡传输到计算机进行存储，通过对电信号进行解调，获取光纤法珀腔的腔长变化量和光纤光栅反射中心波长的漂移量。