[发明专利]一种具有波长修正功能的光纤光栅波长解调系统及方法

说明书

本发明涉及一种具有波长修正功能的光纤光栅波长解调系统及方法，该方法针对波长扫描式光纤光栅波长解调系统，通过对光纤光栅传感器尾端反射的光信号与参考光路光源强度信号时间差异实现未知光纤长度测量。本发明的波长修正解调方法包括宽带光源、可调滤波器、标准具、分束器、光电探测器和控制与信号处理电路等模块，通过对参考光路光信号与传感光信号的数据选取，采用互相关算法、最小均方自适应滤波器法等方法，实现参考与传感光信号时延的计算。从而解决波长扫描式光纤光栅波长解调系统存在的连接传感器光纤长度引起解调波长值偏移问题，保证波长解调系统解调准确性，提高传感器测量精度，具有很强工程实用价值。

技术领域

本发明属于光纤传感器技术领域，主要是一种具有波长修正功能的光纤光栅波长解调系统及方法。

背景技术

光纤光栅传感器由于其体积小、重量轻、耐腐蚀、灵敏度高、不受电磁干扰、成本低、易于集成等优点，已被应用于光纤温深链、光纤温深剖面仪、光纤水听器等，在海洋水文监测、水声监测及非声反潜探测等军、民用领域有广阔的应用前景。

光纤光栅传感器是利用光纤光栅反射光波长随温度、应力变化的特性，实现物理量的测量，因此光纤光栅反射光波长的测量精确性决定了传感器的性能，光纤光栅波长解调方法主要有分光光谱检测法、波长扫描法、干涉测量法等，其中波长扫描法由于具有系统简单、测量精度高、复用能力强、价格低、稳定性高等优点已成为工业使用的首选方式。

然而，波长扫描式光纤光栅波长解调方法存在连接传感器的光纤长度会引起波长解调值偏移的问题，即同一光纤光栅传感器，连接的光纤长度越长，波长解调值越大。由传感器光纤长度引起的波长解调值与实际值间的偏差将导致光纤光栅传感器测量精度的降低。针对该问题，目前采用的主要方法是，预先测量连接传感器的光纤长度，再根据波长解调系统的传感器光纤长度与相应因素引起的波长偏移的关系，对解调的光纤光栅波长值进行修正。该方法操作过程繁琐，给工程应用带来的不便。因此研究一种具有自动修正由光纤长度引起波长解调值偏移的波长扫描式光纤光栅波长解调方法具有重要应用价值。

发明内容

针对波长扫描式光纤光栅波长解调方法存在的连接传感器光纤长度将引起波长解调值偏移的问题，本发明提供一种具有波长修正功能的光纤光栅波长解调系统及方法，通过解算接入光纤光栅波长解调系统中未知光纤线圈的长度，从而计算出未引入的波长偏差并在最终去除该部分影响，最终实现波长修正功能，有效解决了光纤长度引起解调波长值的偏移问题，保证了波长解调系统的解调准确性，提高了传感器的测量精度。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种具有波长修正功能的光纤光栅波长解调系统，包括宽带光源、可调谐滤波器、分束器A、标准具、分束器B、分束器C、环形器、光纤线圈(未知长度的待测光纤)、光纤光栅传感器、探测器A、探测器B、探测器C、探测器D、控制与信号处理电路；所述的宽带光源输出解调光谱，进入可调谐滤波器中，控制与信号处理电路输出三角波驱动信号到可调谐滤波器中，可调谐滤波器在驱动信号的驱动下，对输入光信号进行扫描并输出，输出的光信号进入分束器A3所述的分束器A把输入光分成两路，一路输入到分束器B作为波长解调的基准信号、另一路输入到环行器作为传感光信号；所述的分束器B把输入光信号分成两路，一路进入标准具把输入信号进行处理，产生梳状光谱强度信号进入探测器A0、另一路直接输入到探测器B作为光源强度信号；进入到环行器的光信号通过光纤线圈后输入到光纤光栅传感器中，光纤光栅传感器反射的光信号再通过原路输出进入分束器C；所述的分束器C把传感光信号分成两路分别进入探测器C和探测器D。

所述的可调谐滤波器的波长扫描范围大于宽带光源的光谱范围。