[发明专利]压电陶瓷型可调谐波长滤波器的双边沿交叉解调及非线性修正方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感领域件领域，尤其涉及一种压电陶瓷型可调谐波长滤波器的双边沿交叉解调及非线性修正方法及系统。

背景技术

可调谐波长滤波器是光纤传感领域中的核心器件，其种类繁多，例如电流调谐型，电压调谐型，压电陶瓷型等。其中压电陶瓷型可调谐波长滤波器由于具有响应速度快、不发热、推力大、波长分辨率高等诸多优点，在光纤传感领域中有着广泛的应用，例如可以用于光纤光栅传感器波长解调器件。压电陶瓷型可调谐波长滤波器利用法布里—珀罗结构，通过压电陶瓷改变两个反射镜之间的距离实现可变的波长输出。但如图1所示，由于压电陶瓷的“电压—位移”曲线为迟滞非线性，且电压由低—高(上升沿)和由高—低(下降沿)时的迟滞效应表现并不一致且不对称，因此在上升沿和下降沿中引入的非线性失真很难消除。

在传统的压电陶瓷型可调谐波长滤波器中，由于这种双边沿迟滞效应表现的差异性，一般会放弃电压上升沿或下降沿的数据，采取单边沿解调方式，这样的结果直接导致光纤光栅仪表在解调速度上受到了压电陶瓷固有频率的制约，且迟滞效应引入的非线性失真也影响了仪表的解调精度，严重地限制了压电陶瓷型光纤光栅解调仪表在震动测量、声音测量、应力测量等高速、高精度测量领域的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中压电陶瓷的双边沿迟滞效应很难消除的缺陷，提供一种可对压电陶瓷的迟滞效应进行有效修正的快速高精度的双边沿交叉解调及非线性修正方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种压电陶瓷型可调谐波长滤波器的双边沿交叉解调及非线性修正方法，包括以下步骤：

宽谱光源的光通过压电陶瓷型可调谐波长滤波器进入分光器，分光器将光分为两路，第一路经光学栅格生成器后被采集，为标准光谱，第二路直接被采集，为待测光谱；

将采集的两路光信号数据分为两组，一组是数据采集模块在驱动三角波上升沿期间采集到的数据D_u，包括标准光谱数据D_u-s和待测光谱数据D_u-m；另一组为驱动三角波下降沿期间采集到的数据D_d，同样分为标准光谱数据D_d-s和待测光谱数据D_d-m；

将预先存储的绝对参考值D_s赋值给上升沿的标准光谱数据D_u-s，绝对参考值D_s为能通过光学栅格生成器且经精确测量的波长值，然后将下降沿的标准光谱数据D_d-s作为待测数据进行解调，解调结果为D′_d-s；

将D′_d-s与绝对参考值D_s进行对比并逐峰作差获得上升沿修正数组D_u-c，利用D_u-c对D_u-s进行修正得到新的上升沿标准参考值D′_u-s，其中D_u-c、D_u-s、D′_u-s应满足下式：

D′_u-s=D_u-s-D_u-c（1）

再利用修正后的上升沿标准波长参考值D′_u-s对下降沿的待测光谱数据D_d-m进行解调；

同理可利用上升沿的标准波长数据来修正下降沿的标准波长参考值，最后利用修正后的下降沿标准波长参考值D′_d-s对上升沿的待测光谱数据D_u-m进行解调。

本发明还提供了一种压电陶瓷型可调谐波长滤波器的双边沿交叉解调及非线性修正系统，包括：

光源；

压电陶瓷可调谐波长滤波器，对光源发出的宽谱光进行可调谐滤波；

分光器，将经压电陶瓷可调谐波长滤波器的光分为两路；

光学栅格生成器，对分光器输出的一路光进行过滤，只输出与透射峰波长重合的光；

光电转换模块，与分光器、光学栅格生成器连接，将光学栅格生成器输出的光信号以及分光器输出的另一路光信号转换为电信号；