[实用新型]一种光频扫描非线性校正系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光频扫描非线性校正系统，尤其涉及一种能够保证扫描的线性度的光频扫描非线性校正系统。

背景技术

高精度的分布式光纤测量技术因其独特的分布参量分析能力和显著的距离分辨能力，随着器件生产工艺及相关测量技术的成熟，近年来引起了国内外的广泛关注。作为一种极其重要的测量和分析手段，它可被广泛用于光纤链路的故障检测，桥梁、大坝、输油管道、电力线路等大尺度构件的健康状况监测，以及矿井、隧道、楼房等的塌方预警。

分布式光纤测量技术是通过测量光纤对激励信号的回波响应（如后向瑞利散射、后向拉曼散射、布里渊散射等）来实现光纤沿线物理参量的分布测量。根据采用的技术手段，可分为光时域反射技术（OTDR），低相干光反射技术（OLCR）和光频域反射技术（OFDR）。

OFDR作为一种基于频域分析的后向反射测量技术，从原理上克服了OTDR在距离分辨率以及OLCR在测量距离上的不足，可实现高距离分辨率（数十微米～毫米量级）、高灵敏度和中等距离（数百米～数十公里）的测量。主要用于中短距离专用光纤网络的故障检测；大尺度构件的健康性监测；以及光纤偏振态耦合过程的分析和监测。然而研制OFDR时，主要技术难点有，OFDR的距离分辨率实质上取决于光频扫描的线性范围。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种光频扫描非线性校正系统。

为了达到以上目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光频扫描非线性校正系统，包括扫频光源、光分束器、主干涉仪和辅助干涉仪，所述光分束器与所述扫频光源相连，所述光分束器用于将所述扫频光源的出射光分配到主干涉仪和辅助干涉仪，所述主干涉仪连接光电检测器，所述光电检测器连接采集装置，所述采集装置连接信号处理系统，所述辅助干涉仪依次串联锁相放大器、PID控制器和三角波信号发生器，所述三角波信号发生器与所述扫频光源连接，所述锁相放大器外接参考信号发生器，所述PID控制器还连接逻辑控制器，所述逻辑控制器连接电流控制器，所述电流控制器连接扫频光源。

作为优选，所述扫频光源为窄线宽扫频激光器。

作为优选，所述光分束器与辅助干涉仪之间串联有隔离器。

作为优选，所述主干涉仪为迈克尔逊光纤干涉仪。

作为优选，所述辅助干涉仪为马赫-曾德光纤干涉仪。

本实用新型取得的有益效果为：

本实用新型采用闭环反馈式非线性校正技术，通过将参考信号和辅助干涉仪产生的拍频信号进行锁相放大，得到其频率偏差；将锁相放大输出的频率偏差信号经 PID控制器来控制三角波信号发生器，修正三角波的斜率，同时通过电流控制器控制窄线宽扫频激光器的驱动电流，校正激光扫频和相位噪声，解决了激光扫频中的非线性问题，提高了OFDR设备的测量距离、分辨率和灵敏度。

附图说明

图1、本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示，一种光频扫描非线性校正系统，包括扫频光源、光分束器、主干涉仪和辅助干涉仪，光分束器与扫频光源相连，光分束器用于将扫频光源的出射光分配到主干涉仪和辅助干涉仪，主干涉仪连接光电检测器，光电检测器连接采集装置，采集装置连接信号处理系统，辅助干涉仪依次串联锁相放大器、PID控制器和三角波信号发生器，三角波信号发生器与扫频光源连接，锁相放大器外接参考信号发生器，PID控制器还连接逻辑控制器，逻辑控制器连接电流控制器，电流控制器连接扫频光源。

本实施例中的扫频光源为窄线宽扫频激光器。光分束器与辅助干涉仪之间串联有隔离器。主干涉仪为迈克尔逊光纤干涉仪。辅助干涉仪为马赫-曾德光纤干涉仪。

本实用新型采用闭环反馈式非线性校正技术，首先，利用一个马赫-曾德辅助干涉仪产生干涉拍频信号；然后，将接收的干涉拍频信号与频率为f=yt（y为平均扫频斜率，t辅助干涉仪两臂延迟差）的参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差；最后，将锁相放大输出的频率偏差信号经PID（比例-积分-微分）运算，送入三角波信号发生器中，修正三角波的斜率，修正后的三角波信号用于控制调谐光滤波器。从而实现闭环反馈的光频扫描。同时通过电流控制器控制窄线宽扫频激光器的驱动电流，校正激光扫频和相位噪声，解决了激光扫频中的非线性问题，提高了OFDR设备的测量距离、分辨率和灵敏度。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。