[发明专利]基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统

权利要求书

1.基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，包括：脉冲电流驱动单元、光纤分路器、VCSEL激光器和多点弱光纤光栅阵列；

所述脉冲电流驱动单元用于产生脉冲驱动电流以驱动VCSEL激光器在波长扫描范围发射光脉冲信号；

所述光纤分路器包括若干条光纤分路，在每条光纤分路中包括若干组串联且中心波长相间设定长度的弱光纤光栅组，每组弱光纤光栅组包括串联且中心波长相同的弱光纤光栅，以此构成多点弱光纤光栅阵列；所述多点弱光纤光栅阵列中通过TDM在时域中区分中心波长相同的弱光纤光栅的反射脉冲，且通过WDM解调同条光纤分路中中心波长不同的弱光纤光栅；

所述VCSEL激光器通过将光脉冲信号传输至多点弱光纤光栅阵列中，以在波长扫描范围内，根据弱光纤光栅的反射光谱进行波长解调，从而实现被测点的测温。

2.如权利要求1所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，所述每组弱光纤光栅组中，相邻弱光纤光栅之间连接延迟光纤。

3.如权利要求2所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，在不同的采样时间点下，弱光纤光栅和延时光纤的反射脉冲间隔采集。

4.如权利要求2所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，在所述光纤分路中，延迟光纤的长度相等。

5.如权利要求1所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，在每条光纤分路中连接有多组中心波长相同、且每组的中心波长相间1nm、反射率为5％的弱光纤光栅。

6.如权利要求1所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，所述温度监测系统还包括处理单元，处理单元根据弱光纤光栅的反射脉冲在VCSEL激光器的波长扫描范围内的位置变化及激光波长，对弱光纤光栅进行波长解调得到被测点的温度。

7.如权利要求1所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，所述温度监测系统还包括处理单元，所述处理单元根据弱光纤光栅的反射光谱得到对应弱光纤光栅的中心点，以此得到弱光纤光栅在波长扫描范围中的位置变化，同时标定VCSEL激光器在波长扫描范围的激光波长的电流转换系数，得到弱光纤光栅的波长变化值，实现对弱光纤光栅的波长解调。

8.如权利要求1所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，所述温度监测系统还包括采集单元，用于获取弱光纤光栅的反射光谱信号，且根据采集单元的采样频率和采样时间点，得到反射脉冲对应的弱光纤光栅的位置。

9.如权利要求1所述的基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测系统，其特征在于，所述脉冲电流驱动单元产生预设扫描幅值的脉冲脉冲驱动电流，所述脉冲驱动电流大于VCSEL激光器的阈值电流，且根据扫描幅值确定VCSEL激光器的波长扫描范围，以驱动VCSEL激光器在波长扫描范围内发射光脉冲信号。

10.基于VCSEL波长解调和TDM加WDM多点弱光纤光栅温度监测方法，其特征在于，包括：

通过产生脉冲驱动电流以驱动VCSEL激光器在波长扫描范围发射光脉冲信号；

所述VCSEL激光器通过将光脉冲信号传输至光纤分路器的若干条光纤分路中，在每条光纤分路中包括若干组串联且中心波长相间设定长度的弱光纤光栅组，每组弱光纤光栅组包括串联且中心波长相同的弱光纤光栅，以此构成多点弱光纤光栅阵列；

获取光脉冲信号在多点弱光纤光栅阵列中的反射脉冲，通过TDM在时域中区分中心波长相同的弱光纤光栅的反射脉冲，且通过WDM解调同条光纤分路中的弱光纤光栅。