[发明专利]基于复合波长参考的光纤光栅传感解调装置与方法

摘要

本发明公开了一种基于复合波长参考的光纤光栅传感解调装置，包括宽带光源(1)、可调谐FP滤波器(2)、光纤一级分束器(3)、光纤环形器(4)、光纤光栅传感阵列(5)、第一光纤二级分束器(61)和第二光纤二级分束器(62)、光纤气室(7)、光纤FP标准具(8)、陷波滤波器(9)、光电探测器阵列(10)、数据采集卡(11)以及处理单元(12)；包括传感链路和波长参考链路。与现有技术相比，本发明综合了光纤FP标准具作为等间距参考波长的透射峰精细度高、易于寻峰、宽波长覆盖范围的优点和光纤气室提供的绝对参考波长不受温度、振动、冲击等环境因素影响的优点；实现了温度稳定的光纤光栅解调。

主权项

一种基于复合波长参考的光纤光栅传感解调方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)、宽带光源(1)发出的光通过一个由电压控制扫描的可调谐FP滤波器(2)，在三角波或锯齿波电压驱动下输出扫频激光，经过光纤一级分束器(3)按分成两部分光，其中一部分光到达传感链路，另一部分光到达波长参考链路；步骤(2)、到达传感链路的光进入第一光纤二级分束器(61)分成N束，每束光均通过一个光纤环形器(4)将扫频激光送至光纤光栅传感阵列(5)，传感阵列5感知外界待测量并将其编码到光纤光栅反射光的中心波长上，反射光信号再通过光纤环形器(4)送至光电探测器阵列(10)；步骤(3)、到达波长参考链路的光进入第二光纤二级分束器(62)分成两部分光，一部分光进入光纤气室(7)，另一部分光进入光纤FP标准具(8)形成等频率间隔的梳状透射光，采用一个陷波滤波器(9)陷掉指定波长的光信号，并将该波长作为波长标记；两路波长参考光信号分别送至光电探测器阵列(10)，光电探测器阵列(10)将所有的光信号转变成电信号经数据采集卡(11)送至处理单元(12)进行解调；步骤(4)、光纤FP标准具(8)提供复合波长参考中的等间距参考波长，对采集到的标准具参考信号寻峰，然后对峰值位置进行一阶差分，波长标记位置由于陷掉了一个透射峰，其差分结果约为其他差分结果的二倍，据此可自动识别波长标记位置作为波长计算的粗算标记零点，以此作为起始位置向两侧分别提供参考波长，采用数值插值的方法对峰值采样点外的采样点提供波长值；对采集到的光纤光栅传感信号进行寻峰，并根据光纤FP标准具(8)提供的采样点—波长关系得到光纤光栅传感信号的中心波长值λf；步骤(5)、光纤气室(7)提供复合波长参考中的绝对参考波长，在根据光纤FP标准具(8)提供的采样点—波长关系找到光纤气室(7)最强吸收谱线作为绝对参考波长，对绝对参考波长去基线后寻峰得到峰值波长值λg，形成波长计算的精算标记零点；与光纤气室(7)绝对参考波长最接近的光纤FP标准具(8)的透射峰的干涉级次记作m1，光纤FP标准具(8)的自由光谱范围记作FSR，气体吸收谱数据提供的绝对参考波长的标准波长值记作λref，则校正过的FBG传感信号真实的中心波长值为λFBG=λf-m1·FSRm1·FSR+(λf-λg)·(λg-λref).]]>