[发明专利]基于氰化氢吸收波长参考的光纤光栅传感解调装置与方法

权利要求书

1.一种基于氰化氢吸收波长参考的光纤光栅传感解调装置，其特征在于，该装置包括宽带光源(1)、可调谐F-P滤波器(2)、光纤一级分束器(3)、光纤环形器(4)、光纤光栅传感阵列(5)、光纤二级分束器(6)、光纤氰化氢气室(7)、法拉第旋转反射镜(8)、光电探测器阵列(9)、数据采集卡(10)、处理单元(11)；其中：

宽带光源(1)发出的光通过一个由电压控制扫描的可调谐F-P滤波器(2)输出扫频激光，所输出的扫频激光经过光纤一级分束器(3)按70:30分成两部分光，其中70％的光到达传感链路，30％的光到达波长参考链路；到达传感链路的光进入光纤二级分束器(6)分成8束，每束光均通过一个光纤环形器(4)将扫频激光送至光纤光栅传感器阵列(5)，传感器感知外界待测参量并将其编码到光纤光栅反射光的中心波长上，反射光信号再通过光纤环形器(4)送至光电探测器(9)；到达波长参考链路的光经过光纤环形器(4)进入光纤氰化氢气室(7)，光纤氰化氢气室(7)另一侧连接法拉第旋转反射镜(8)，在法拉第旋转反射镜(8)反射作用下，光两次穿过光纤氰化氢气室(7)，然后通过再通过光纤环形器(4)送至光电探测器阵列(9)，光电探测器阵列(9)将所有的光信号转变成电信号经数据采集卡(10)送至处理单元(11)进行解调。

2.一种依据权利要求1所述装置的基于氰化氢吸收波长参考的光纤光栅传感解调方法，其特征在于该方法的具体过程如下：

第(1)步、宽带光源(1)发出的光通过一个由电压控制扫描的可调谐F-P滤波器(2)，在三角波或锯齿波电压驱动下输出窄带扫频激光，经过光纤一级分束器(3)按分成两部分光，其中一部分光到达传感链路，另一部分光到达波长参考链路；

第(2)步、到达传感链路的光进入光纤二级分束器(6)分成N束，每束光均通过一个光纤环形器(4)将窄带扫频激光送至光纤光栅传感器(5)，传感器感知外界待测量并将其编码到光纤光栅反射光的中心波长上，反射光信号再通过光纤环形器(4)送至光电探测器阵列(9)；

第(3)步、到达波长参考链路的光通过光纤环形器进入光纤氰化氢气室(7)，光纤氰化氢气室(7)另一侧连接法拉第旋转反射镜(8)，光纤氰化氢气室(7)的透射光经过法拉第旋转反射镜(8)反射后再次进入光纤氰化氢气室(7)进行二次吸收，二次吸收后的透射光再通过光纤环形器(4)送至光电探测器阵列(9)，光电探测器阵列(9)将所有的光信号转变成电信号经数据采集卡(10)送至处理单元(11)进行解调；

第(4)步、扫描光源不平坦造成氰化氢吸收光谱中存在基线，去除基线成分后得到最终的氰化氢吸收谱线；

第(5)步、对去除基线成分的气体吸收峰进行寻峰，然后对峰值位置进行一阶差分，差分结果最大的位置即R0和P1吸收线，将氰化氢气体的R0和P1吸收线作为波长标记，据此自动识别波长标记位置作为波长计算的标记零点，以此作为起始位置向两侧分别提供参考波长；对采集到的光纤光栅传感信号进行寻峰，并根据光纤氰化氢气室提供的采样点-波长关系得到光纤光栅传感信号的中心波长值。