一种多功能光纤光栅解调仪及其解调方法.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CN111854814A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010823220.X(22)申请日2020.08.17(71)申请人江西飞尚科技有限公司地址330052江西省南昌市南昌县小蓝经济技术开发区玉湖路398号(72)发明人刘付鹏王辅宋刘文峰谢镇张志文李松郝文哲(74)专利代理机构南昌新天下专利商标代理有限公司36115代理人戴继翔(51)Int.Cl.G01D5/353(2006.01)G01J9/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种多功能光纤光栅解调仪及其解调方法(57)摘要本发明及一种多功能光纤光栅解调仪及其解调方法，属于结构健康监测技术领域。该光纤光栅解调仪包括有电源模块、SOA光源、FP滤波器、标准具、光耦合器、采集电路和控制器；光纤光栅传感器与光耦合器连接，光耦合器与采集电路连接；光耦合器通过FP滤波器与SOA光源连接；采集电路与控制器连接；采集电路通过标准具与FP滤波器连接；所述控制器和SOA光源与电源模块连接。在实现光纤光栅的采集功能基础上，保留传统有线通信接口增加无线远程数据传输功能；设备位置信息的查询功能；本地设备的显示功能；本地存储功能。CN111854814ACN111854814A权利要求书1/2页1.一种多功能光纤光栅解调仪，其特征在于：该光纤光栅解调仪包括有电源模块(7)、SOA光源(4)、FP滤波器(3)、标准具(5)、光耦合器(2)、采集电路(6)和控制器(8)；光纤光栅传感器(1)与光耦合器(2)连接，光耦合器(2)与采集电路(6)连接；光耦合器(2)通过FP滤波器(3)与SOA光源(4)连接；采集电路(6)与控制器(8)连接；采集电路(6)通过标准具(5)与FP滤波器(3)连接；所述控制器(8)和SOA光源(4)与电源模块(7)连接。2.根据权利要求1所述的多功能光纤光栅解调仪，其特征在于：该光纤光栅解调仪还包括有无线4G模块(11)、存储器(14)、显示屏(9)、GPS定位模块(10)、以太网(12)和RS232通信模块(13)；所述无线4G模块(11)、存储器(14)、显示屏(9)、GPS定位模块(10)、以太网(12)和RS232通信模块(13)与控制器(8)连接。3.一种多功能光纤光栅解调仪的解调方法，其特征在于：SOA光源(4)发出的光进入FP滤波器(3)，在锯齿波扫描电压的作用下，不同波长的光信号周期性地通过FP滤波器(3)，然后经耦合器分成两个支路；其中一路90％的光经耦合器入射到传感光栅阵列中，阵列中所有光栅的布拉格反射波长全部在FP滤波器(3)的扫描范围内，并且每个光栅的反射波长都不相同，以避免信号串扰；另一路约10％的光则经耦合器入射到FP标准具中，该支路用来对FP滤波器(3)进行校准，以消除FP滤波器(3)腔长漂移对测量精度造成的影响；在传感光栅通道中，当FP滤波器(3)的扫描波长与光纤光栅的反射波长相等时，光电检测器探测到的光能量最大；此时，采集光电检测器输出的电信号，当电信号最大时，记录相应的锯齿波电压，然后根据锯齿波电压与波长的关系得到反射波长的值。4.根据权利要求3所述的多功能光纤光栅解调仪的解调方法，其特征在于：根据锯齿波电压与波长的关系得到反射波长值的方法是通过相邻两个脉冲峰值，相邻两个脉冲峰值即标准具栅格峰值，相邻两个脉冲峰值来对应的时间来计算测量FBG传感器测得的波长值；即已知测量FBG峰值时间ti，参考FBG峰值时间tr，标准具各峰值时间t1、t2、t3……，参考FBG波长，标准具峰值波长；求测量FBG测得的波长值；步骤如下：1)查找与ti最接近的两个标准具峰值时间；2)tr对应时刻波长为λr，根据标准具的产品信息、标准具输出峰值时间与参考FBG峰值时间关系查找各时刻对应的波长值λ1、λ2、λ3……；3)插值计算；若查找到与ti最接近标准具峰值时间为ta、tb，对应的波长为λa、λb，则线性插值公式如下：利用线性差值公式算得测量FBG的中心波长为：2CN111854814A权利要求书2/2页从而达到传感信号解调的目的，通过波长与物理量的转换系数进行物理量的计算。5.根据权利要求4所述的多功能光纤光栅解调仪的解调方法，其特征在于：所述物理量为位移、压力或温度的值。3CN111854814A说明书1/4页一种多功能光纤光栅解调仪及其解调方法技术领域[0001]本发明涉及一种多功能光纤光栅解调仪及其解调方法，属于结构健康监测技术领域。背景技术[0002]传统多通道光纤光栅解调仪的功能较单一，大部分产品仅支持光纤光栅传感器波长的采集功能，传输接口多为本地网口，传输方式单一，需依赖计算机软件进行数据展示，无法自动采集存储和