[发明专利]基于可调谐光滤波器并行扫描的高速光纤光栅解调系统

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅解调技术领域，具体地指一种基于可调谐光滤波器并行扫描的高速光纤光栅解调系统。

背景技术

光纤光栅具有抗电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、体积小、重量轻、传输损耗小、可实现多点分布式测量、测量范围广等特点，被广泛地应用于民用工程、航空、船舶、电力、石油、建筑物结构健康监测、复杂机械系统动态监测等领域。随着光纤光栅传感技术的不断成熟，已经在科研、生产中逐渐体现出其独特的优势。目前，低速光纤光栅解调系统已经日臻成熟，并越来越多的出现在实际应用中。然而随着光纤光栅传感技术应用的深化与需求的提高，迫切需要高速光纤光栅解调系统。

目前，光纤光栅解调方法有可调谐F-P(法布里-珀罗)光滤波器法、匹配光栅解调法、非平衡M-Z(马赫一曾德)干涉解调法等等。在众多光纤光栅解调方案中，基于可调谐F-P光滤波器的高速光纤光栅解调方案具有支持多点多通道复用、波长扫描范围广、波长分辨率高、动态测量精度高、静态测量稳定性强、成本适中等特点，同时目前技术成熟，已在高速光纤光栅解调中得到广泛应用。一般情况下，基于可调谐光滤波器的光纤光栅解调方案解调速度最高可达2～5KHz，解调速度受限于光滤波器的特性(主要是F-P腔的材料特性，F-P腔内部有一个PZT(压电陶瓷)，通过电压可以调节PZT长度从而改变F-P腔长，电压变化频率高以后，压电陶瓷的位移变化频率跟不上电压变化频率)，解调速度很难提高。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于可调谐光滤波器并行扫描的高速光纤光栅解调系统，该系统能有效地解决可调谐F-P光滤波器等光器件对解调速度的限制，在不降低解调精度和解调范围的前提条件下，提高光纤光栅解调速度。

为实现此目的，本发明所设计的基于可调谐光滤波器并行扫描的高速光纤光栅解调系统，其特征在于：它包括控制模块、第一数模转换模块、第一半导体光放大器驱动模块、第一功率放大模块、第二数模转换模块、第二半导体光放大器驱动模块、第二功率放大模块、第一路扫频光源模块、第二路扫频光源模块、第一光耦合器、第一光分路器、第二光分路器、梳妆滤波器、单峰滤波器、第一多路测量光纤光栅、第二多路测量光纤光栅，其中，所述控制模块的第一三角波信号输出端通过第一数模转换模块连接第一功率放大模块的输入端，所述第一功率放大模块输出端连接第一路扫频光源模块的可调谐F-P光滤波器驱动端，所述控制模块的第二三角波信号输出端通过第二数模转换模块连接第二功率放大模块的输入端，第二功率放大模块的输出端连接第二路扫频光源模块的可调谐F-P光滤波器驱动端；

所述控制模块的第一方波控制信号输出端通过第一半导体光放大器驱动模块连接第一路扫频光源模块的半导体光放大器驱动端，控制模块的第二方波控制信号输出端通过第二半导体光放大器驱动模块连接第二路扫频光源模块的半导体光放大器驱动端；

所述第一路扫频光源模块的输出端向第一光耦合器的第一输入端输送第一个完整波长范围的宽带扫频光，所述第二路扫频光源模块的输出端向第一光耦合器的第二输入端输送第二个完整波长范围的宽带扫频光，所述第一个完整波长范围的宽带扫频光在第二个完整波长范围的宽带扫频光的前一个时刻，所述第一光耦合器将第一个完整波长范围的宽带扫频光和第二个完整波长范围的宽带扫频光耦合成具有两倍扫频频率和完整波长范围的宽带扫频光；

所述第一光耦合器的输出端分别将具有两倍扫频频率和完整波长范围的宽带扫频光输送到第一光分路器和第二光分路器的输入端，所述第一光分路器的第一输出端连接梳妆滤波器的输入端，所述梳妆滤波器的输出端用于输出一组固定波长的梳妆光，所述第一光分路器的第二输出端连接单峰滤波器的输入端，所述单峰滤波器的输出端用于输出一个峰值波长固定的单峰光，所述第二光分路器的第一输出端连接第一多路测量光纤光栅的输入端，第一多路测量光纤光栅的输出端用于输出光纤光栅的波长信息，所述第二分路器的第二输出端连接第二多路测量光纤光栅的输入端，第二多路测量光纤光栅的输出端用于输出光纤光栅的波长信息；

所述单峰滤波器的输出端连接控制模块的反馈信号输入端。

本发明的有益效果：