[发明专利]一种光纤光栅传感器波长解调方法及装置

权利要求书

1.一种光纤光栅传感器波长解调方法，其特征在于，根据波长解调范围和精度需求确定一组具有固定频率间隔的扫频频点；在每一个扫频频点用微波信号对光纤光栅传感器的传感信号进行调制，令所生成的调制光信号通过色散元件后将其转换为电信号，并测量出该电信号相对于所述微波信号的相位变化；利用所测得的一系列相位变化数据通过相推法计算出相对时延，并根据相对时延的变化计算出所述光纤光栅传感器的波长漂移量；所述扫频频点的固定频率间隔Δf和扫频点数N满足：

其中，ξ_λ为所需的波长解调精度，Δθ为所述相位变化测量的分辨率，Δλ_max为所需的波长解调范围，τ₀是波长为一预设参考波长λ₀的光信号在所述色散元件中的传播时延，N₀为任意正整数，D和L分别是所述色散元件的色散常数与长度；

所述通过相推法计算出相对时延，具体按照以下公式：

其中，T(λ)为所述光纤光栅传感器在中心波长为λ处的相对时延，f₁，f₂，…，f_n为第1～n个扫频频点的频率，Φ(f,λ)是在扫频频点f处所测量到的相位变化经相位展开后的相位值；

根据相对时延的变化计算出所述光纤光栅传感器的波长漂移量，具体按照下式：

其中，Δλ为所述光纤光栅传感器的波长漂移量，T(λ₀+Δλ)、T(λ₀)分别为所述光纤光栅传感器在中心波长为λ₀+Δλ和λ₀处的相对时延。

2.一种光纤光栅传感器波长解调装置，其特征在于，包括：

微波扫频源，用于在一组具有固定频率间隔的扫频频点输出相应的微波信号，所述扫频频点预先根据波长解调范围和精度需求确定；

电光调制器，用于用所述微波信号对光纤光栅传感器的传感信号进行调制；

色散元件，用于对所述电光调制器输出的调制光信号进行色散处理；

光电探测器，用于将色散处理后的调制光信号转换为电信号；

相位测量单元，用于测量出该电信号相对于所述微波信号的相位变化；

解算单元，用于利用所测得的一系列相位变化数据通过相推法计算出相对时延，并根据相对时延的变化计算出所述光纤光栅传感器的波长漂移量

所述扫频频点的固定频率间隔Δf和扫频点数N满足：

其中，ξ_λ为所需的波长解调精度，Δθ为所述相位变化测量的分辨率，Δλ_max为所需的波长解调范围，τ₀是波长为一预设参考波长λ₀的光信号在所述色散元件中的传播时延，N₀为任意正整数，D和L分别是所述色散元件的色散常数与长度；

所述通过相推法计算出相对时延，具体按照以下公式：

其中，T(λ)为所述光纤光栅传感器在中心波长为λ处的相对时延，f₁，f₂，…，f_n为第1～n个扫频频点的频率，Φ(f,λ)是在扫频频点f处所测量到的相位变化经相位展开后的相位值；

根据相对时延的变化计算出所述光纤光栅传感器的波长漂移量，具体按照下式：

其中，Δλ为所述光纤光栅传感器的波长漂移量，T(λ₀+Δλ)、T(λ₀)分别为所述光纤光栅传感器在中心波长为λ₀+Δλ和λ₀处的相对时延。