[实用新型]用于提高可调谐F-P滤波器FBG波长检测准确度的参考光栅校准模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种FBG波长检测准确度的参考光栅校准模块。

背景技术

光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)是一种光纤传感器，具有体积小、耐腐蚀、灵敏度高、电绝缘及抗电磁干扰等一系列的优点，在地质勘探、石油化工、土木工程等诸多领域有广泛的应用前景。FBG通过对光纤中传输的光的波长调制来实现传感。目前，采用可调谐F-P滤波器(Tunable F-P Filter,TFPF)进行FBG波长解调比较普遍，其解调方法是通过读取F-P腔驱动电压的方法获得对应透射中心波长，但是F-P腔的温漂特性及其驱动元件压电陶瓷(PZT)的非线性大大降低了解调准确度。动态实时校正技术可以提高基于可调谐F-P滤波器的FBG波长解调系统的波长检测准确度，在一定程度上减小由于上述原因造成的影响。

目前，已报道的实时校正技术可以分为两类：串联实时校正技术和并联实时校正技术。对于串联实时校正技术来说，为了提高测量准确度，需要增加参考FBG的数目。而参考FBG与传感FBG在一条光路上，相当于在一根光纤上串联，这会占用传感FBG的光谱，减少解调系统的测量点数，因此在实际应用中需要平衡测量精度和测量点数的关系。为了能够提供更多的参考点，而又不占用FBG的光谱，可以采用参考FBG和传感FBG并联的方式。并联型实时校正系统的参考FBG和传感FBG不在一条光路上，所以并联型方案能够在不占用传感FBG光谱的前提上，提供多个参考点，能够更有效地修正可调谐F-P滤波器的透射波长-驱动电压的函数关系，提高系统测量准确度。但是采用分光器构造的并联型结构使每路光纤只能获得光功率的一半；两路信号采集处理单元也增加了系统成本和系统的复杂度；要想用参考FBG去校正传感FBG的波长-驱动电压曲线，需保证两路信号高度同步。并联实时校正系统的参考FBG阵列直接影响了整个系统的测量准确度，高精度的恒温模块可以保证参考FBG的波长稳定，但是恒温模块会增加校正系统的复杂度。也有人采用热标准具来替代恒温模块。热标准具有极高的可靠性，在要求高精度测量的情况下得到了广泛的应用。但是热标准具的引入会大大增加系统的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于提高可调谐F-P滤波器FBG波长检测准确度的参考光栅校准模块，以提高采用可调谐F-P滤波器进行FBG波长解调的准确度，以及解决采用现有技术解调FBG波长在高精度测量的情况下成本高的问题。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于提高可调谐F-P滤波器FBG波长检测准确度的参考光栅校准模块，所述参考光栅校准模块包括模块主体、多支内含FBG的细铜管和热电阻及其引线，FBG作为参考光栅，所述模块主体由两块相同尺寸的上层铜板和下层铜板上下叠放组成，上层铜板的下表面沿其宽度方向加工有用于放置热电阻及其引线的热电阻凹槽，下层铜板的上表面沿其长度方向加工有用于容纳多支内含FBG的细铜管的细铜管凹槽；多支内含FBG的细铜管并排码放在下层铜板的细铜管凹槽里，每个FBG均位于细铜管的中心位置，多个FBG采用有余长无应力形式封装，依次串联熔接；热电阻位于各个FBG的正上方。

本实用新型的有益效果是：

与现有的串联实时校正系统普遍采用一个参考光栅相比，本实用新型设计的参考光栅校准模块使用4个参考光栅，建立的三次方程可以更好的表示可调谐F-P滤波器的透射波长与驱动电压间的非线性关系；参考光栅的波长通过实时测量温度的方法确定，避免了参考光栅本身温度漂移带来的影响；最重要的是对于透射波长与驱动电压关系式的参数都是实时校正的，即每次扫描都重新校正，提高了解调的准确度。如果增加参考光栅的数量可以进一步提高解调准确度，但参考光栅会占用一定频谱宽度，所以可根据实际测量点数和对解调准确度的要求来选择参考光栅的数量。通过校正后的波长-电压曲线来解调传感光栅的中心波长，与现有的的串联校正方法相比，波长解调准确度大大提高，达到提高准确度，减小误差的目的。与现有的并联实时校正系统相比，本实用新型设计的参考光栅校准模块成本很低，结构简单，且具有极高的热稳定性。由于参考光栅与传感光栅在同一根光纤上，既避免了分光器带来的光功率减弱，又保证了每次测量的高度同步，而这一点对于并联实时校正系统来说是很难保证的。

附图说明

图1是利用本实用新型的改进的串联实时校正系统；

图2是参考光栅校准模块结构示意图(立体图)；

图3为参考光栅校准模块上层铜板的结构图(图中的尺寸可理解为本实用新型的一个实施例)，其中，a为俯视图，b为正视图；