[发明专利]一种消除光强扰动的高稳定性光纤传感装置及解调方法

权利要求书

1.一种消除光强扰动的具有高稳定性的光纤传感装置，其特征在于该光纤传感装置包括：宽带光源，隔离器，光纤传感阵列，光电探测器阵列，数据采集卡及微型计算机；所述宽带光源经过隔离器与光纤传感阵列相连，光纤传感阵列输出的光信号由光电探测器阵列进行检测，之后由数据采集卡对光电探测器阵列的输出信号进行模数转换，再利用微型计算机中的解调算法对输出信号进行数据处理；所述的光纤传感阵列组成方式为：2×2耦合器C0的一个端口a作为光纤传感阵列的输入端，2×2耦合器C0的一个端口c通过波分复用器和传感臂阵列相连接，2×2耦合器C0的另一个端口d与参考臂连接，传感臂阵列信号与参考臂信号在2×2耦合器C0的端口b干涉输出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的传感臂阵列由n个传感臂组成，所述2×2耦合器C0的c端口接波分复用器输入口，波分复用器具有N个输出端口，N≥2n，其中2n个输出端口分别连接2×1耦合器C1，C2…Cn的a/b端，每个2×1耦合器的c端口各连接一个传感光纤F1，F2…，或Fn，每个传感光纤的另外一端接两个光纤光栅B1、B2，…，或B2n-1、B2n，两个光纤光栅B2n-1、B2n的中心波长分别与对应2×1耦合器Cn的a/b端口所连接波分复用端口的波长一致；两个光纤光栅之间的光纤上各缠有一个压电陶瓷P1，…或Pn。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述的参考臂由参考光纤及法拉第旋转镜及压电陶瓷P0构成；所述2×2耦合器C0的d端口连接参考光纤，参考光纤的另一端和法拉第旋转镜相连接；参考光纤上缠有一个压电陶瓷P0。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的光电探测器阵列由解波分复用器和2n个光电探测器构成；所述2×2耦合器C0的b端口连接解波分复用器的输入端口，解波分复用器具有N个输出端口，N≥2n，其中2n个输出端口各连接一个光电探测器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于所述的传感光纤为单模光纤，光纤长度根据具体需求进行调整。

6.采用权利要求3所述的装置进行基于参考补偿的PGC解调方法，其特征在于所述的解调方法是：首先在压电陶瓷P0上加载由信号发生器产生的正弦信号cosω₀t作为载波；在压电陶瓷P1-Pn上加载由信号发生器产生的幅度恒定的正弦信号作为参考信号；宽带光源输出经隔离器，光纤传感阵列，由光电探测器阵列探测，采样并模数转换后输出2n路信号；对每个传感臂上的信号进行解调，得到每个传感臂上的待测信号。

7.根据权利要求6所述的解调方法，其特征在于所述的对每个传感臂上的信号进行解调的方法是，将第2i路信号与基频载波cosω₀t和2倍载波cos2ω₀t混频，再依次通过低通滤波器滤波、微分交叉相乘、相减积分后，得到信号S_2i，；第2i-1路信号与基频载波cosω₀t和2倍载波cos2ω₀t混频，再依次通过低通滤波器滤波、微分交叉相乘、相减积分后，得到信号S_2i-1；将信号S_2i和信号S_2i-1进行相减运算，得到信号M_i；计算信号M_i的上下包络，并对上下包络进行相减运算，得到信号R_i；将信号S_2i-1与信号R_i相除，再经过带通滤波器得到信号O_i，O_i即为第i个传感臂上的待测信号，i取正整数1，2，3，4…n。

8.根据权利要求6所述的解调方法，其特征在于所能测量的传感臂的路数n受波分复用器及解波分复用器的输出端口的数量N限制，1≦n≦N/2，可根据使用需要确定。

9.根据权利要求6所述的解调方法，其特征在于，待测信号的频率ω_s、幅度D以及载波信号频率ω₀应满足关系式待测信号才能正确解调。