基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107990926A(43)申请公布日2018.05.04(21)申请号201711180764.3(22)申请日2017.11.23(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人王洪海李政颖刘传广王加琪(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人潘杰李满(51)Int.Cl.G01D18/00(2006.01)G01D5/26(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统及方法(57)摘要本发明涉及一种基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统，它包括单片机、布拉格光纤光栅波偏装置、布拉格光纤光栅标记装置、牵引轮、准直器、解调仪和计算机，其中，计算机的数据通信端连接单片机的数据通信端连接，单片机的布拉格光纤光栅波偏控制信号输出端连接布拉格光纤光栅波偏装置的控制信号输入端，单片机的布拉格光纤光栅标记控制信号输出端连接布拉格光纤光栅标记装置的信号输入端，准直器的一端接入布拉格光纤光栅传感阵列的起始端，另一端连接解调仪的光信号通信端。本发明可以在线对所刻写的FBG进行质量检测，具有解调速度快、系统容量大。CN107990926ACN107990926A权利要求书1/2页1.一种基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统，其特征在于：它包括单片机(1)、布拉格光纤光栅波偏装置(3)、布拉格光纤光栅标记装置(7)、牵引轮(5)、准直器(6)、解调仪(4)和计算机(2)，其中，计算机(2)的数据通信端连接单片机(1)的数据通信端连接，单片机(1)的布拉格光纤光栅波偏控制信号输出端连接布拉格光纤光栅波偏装置(3)的控制信号输入端，单片机(1)的布拉格光纤光栅标记控制信号输出端连接布拉格光纤光栅标记装置(7)的信号输入端，布拉格光纤光栅波偏装置(3)用于使布拉格光纤光栅传感阵列(8)的布拉格光纤光栅产生波长偏移，布拉格光纤光栅标记装置(7)用于对布拉格光纤光栅传感阵列(8)中刻写的布拉格光纤光栅进行标记；所述牵引轮(5)用于对石英棒进行在线拉制形成布拉格光纤光栅传感阵列(8)，准直器(6)的一端用于接入布拉格光纤光栅传感阵列(8)的起始端，准直器(6)的另一端用于连接解调仪(4)的光信号通信端，解调仪(4)的电信号通信端连接计算机(2)的解调仪通信接口。2.根据权利要求1所述的基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统，其特征在于：所述布拉格光纤光栅波偏装置(3)通过调节布拉格光纤光栅传感阵列(8)的温度和/或应力和/或应变实现布拉格光纤光栅传感阵列(8)的布拉格光纤光栅产生波长偏移。3.根据权利要求1所述的基于波长偏移的光纤光栅逐个锁定解调系统，其特征在于：所述布拉格光纤光栅传感阵列(8)为全同FBG阵列或非全同FBG阵列。4.一种利用权利要求1所述系统的光纤光栅逐个锁定解调方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：计算机(2)控制单片机(1)，从而控制布拉格光纤光栅波偏装置(3)设置布拉格光纤光栅传感阵列(8)的布拉格光纤光栅波长偏移值，并使布拉格光纤光栅的波长按该偏移值偏移，解调仪(4)从计算机(2)获取布拉格光纤光栅波长偏移值，解调仪(4)通过该布拉格光纤光栅波长偏移值调整解调仪(4)内部扫描光源的扫描波长范围和扫描间隔，其中，扫描波长范围需要包含布拉格光纤光栅的中心波长，扫描间隔为预设间隔；步骤2：开启牵引轮(5)，使得牵引轮(5)开始在线拉制光栅操作，逐步使石英棒形成布拉格光纤光栅传感阵列(8)，在线拉制光栅操作过程中，根据布拉格光纤光栅传感阵列(8)中各个光栅距离解调仪(4)的位置调制解调仪扫描频率，从而保证解调仪(4)采集范围内包含布拉格光纤光栅传感阵列(8)中各个光栅的时域反射信号；步骤3：解调仪(4)输出扫描波长范围内的窄带光信号，并将该窄带光信号调制成光脉冲信号输出，光脉冲信号通过准直器(6)后进入布拉格光纤光栅传感阵列(8)；步骤4：当布拉格光纤光栅传感阵列(8)中的各个光栅拉制到布拉格光纤光栅波偏装置(3)对应位置时，布拉格光纤光栅波偏装置(3)使得布拉格光纤光栅传感阵列(8)中对应的光栅的中心波长发生漂移，使该光栅的波长从布拉格光纤光栅传感阵列波长重叠区偏移一段距离，达到在波长域可见，解调仪对布拉格光纤光栅传感阵列(8)中该光栅的反射谱段进行锁定，所述光脉冲信号在该光栅的反射谱段区域进行扫描；步骤5：解调仪(4)采集光脉冲信号在布拉格光纤光栅传感阵列(8)中反射回的时域信号，并根据反射回的时域信号拼接出反射光谱，再根据反射光谱和OTDR原理对布拉格光纤光栅传感阵列(8)中的当前布拉格光纤光栅波偏装置(3)对应的光栅进行定位；步骤6