基于fbg傳感器的溫度壓力測量圖像解調方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于FBG傳感器應用領域，設及對FBG傳感器的多信號分析識別，尤其是設 及到一種基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調方法與裝置。
【背景技術】
[0002] 信號識別技術的本質是對傳感光柵（FBG)反射譜進行實時監(jiān)測，分析出中屯、波長 的位置。也就是需要把信號從光信號變成電信號，再從電信號轉為數字信號的過程。對于 FBG傳感系統(tǒng)，通常要求解調系統(tǒng)具有很高的解調速度和精度，實現動態(tài)和靜態(tài)都能檢測， 并且能夠檢測微弱光信號，檢測微弱光信號的能力越強，光纖光柵傳感系統(tǒng)能夠復用的傳 感光柵就越多，測量點相應也越多，但目前都受到限制，到目前為止，還沒有一種識別技術 能同時滿足高分辨率、多物理量、多點復用檢測且成本不高的實用化要求。
【發(fā)明內容】
[0003] 為了克服上述現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于FBG傳感器的溫 度壓力測量傳感信號識別方法與裝置，能分離和識別出溫度壓力微信號，并智能感知信息 識別方法，實現同時、精確和測量溫度和壓力；本發(fā)明還提供了實現該方法的一種裝置。
[0004] 為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0005] 基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調方法，在兩根光纖上分別串接多個FBGs 傳感器，每個FBGs傳感器的反射光先經過各自對應的1*2禪合器，再經觸發(fā)器觸發(fā)、存儲 FBGs傳感器信息，接著觸發(fā)選擇與2*2光開關某一通路連接，匯集在一個受限平面內，再通 過聚焦透鏡匯聚成陣列光斑并被INGAAS圖像傳感器獲取，根據公式AA = &X /^.x AP，計算 出FBG光柵波長的各個位移量A A，進而識別各個FBGs傳感器的信號，其中P為像素尺寸， A P為像素偏移個數，f為攝像頭焦距，D為鏡頭到景物的距離。
[0006] 對于n個節(jié)點，每個節(jié)點需要測量溫度和壓力兩個參數，具體實現方法如下：傳感 單元每個節(jié)點的FBG"i傳感器反射信號與第一個1*2禪合器輸入端相連，FBG"2傳感器反射 信號與第二個1*2禪合器輸入端相連，其中；n為節(jié)點個數；FBG"i傳感器是測量溫度的傳感 器；FBG"2傳感器是測量溫度和壓力的傳感器。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調裝置，包括相互平 行且靠近的兩根光纖，在兩根光纖相同距離位置處刻制FBGs傳感器，第一根光纖與第一個 1*2禪合器輸入端相連，第二根光纖與第二個1*2禪合器輸入端相連，各個1*2禪合器的輸 出信號經觸發(fā)器觸發(fā)選擇的2*2光開關相應通道后，再通過聚焦透鏡，送入至INGAAS圖像 傳感器，INGAAS圖像傳感器連接有圖像處理模塊。
[000引所述觸發(fā)器中內置一個存儲器，由觸發(fā)器優(yōu)先選擇某一路FBGs信號，在存儲器記 錄存儲該FBGs信號的位置信息W及改變時間信息。
[0009] 本發(fā)明與現有技術相比，具有W下優(yōu)點：
[0010] 1)能實現溫度壓力同時測量，并能解決溫度壓力相互干擾現象。
[0011] 。^圖像顯示，較直觀。
[0012] 3)用現有波長調制技術往往要識別出一個傳感信號，需至少對應S組參數才能得 出，且算法較復雜，不適合、多點測量。
[001引 4)與現有FBG光斑圖像解調相比，硬件上少了幾個鏡片，能大大節(jié)約空間，便于集 成。
[0014] 5)提出一種圖像識別技術，通過觸發(fā)器、存儲器和光開關，選擇和記錄FBGs位置 和時序信息，進行FBGs優(yōu)先級選擇，使FBG光斑圖像上光斑大大減少，便于標定。
[00巧]6)提出新的FBG光斑識別標定技術，結合FBGs位置信息和光強確定相應闊值并設 置不同顏色，根據顏色進行FBG標定識別；還有FBG前后發(fā)生位置漂移，與實際物理量變化 幅度一樣存在連續(xù)性；采用時序結合FBG中屯、坐標變化曲線連續(xù)性比對，通過對光斑圖像 除噪，邊界檢測，尋找中屯、點來進行FBG光斑--標定。
[0016] 7)此方法不需要用多少光開關來控制FBGs信號傳遞，具有較強的波分復用能力 和抗干擾能力。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的測量原理示意圖，黑色箭頭表示入射光，虛線箭頭表示反射光。
[0018] 圖2是本發(fā)明帶存儲器的2*2觸發(fā)器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0020] 如圖1所示，一種基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調方法，在兩根光纖上 分別串接多個FBGs傳感器，每個FBGs傳感器的反射光先經過各自對應的1*2禪合器， 再經觸發(fā)器觸發(fā)、存儲FBGs信息，接著觸發(fā)選擇與2*2光開關某一通路連接，匯集在一 個受限平面內，再通過聚焦透鏡匯聚成陣列光斑并被INGAAS圖像傳感器獲取，根據公式 A義=，計算出FBG光柵波長的各個位移量A A，進而識別各個FBGs傳感器的信 號，其中P為像素尺寸，AP為像素偏移個數，f為攝像頭焦距，D為鏡頭到景物的距離。 [002U 假設有n個節(jié)點，每個節(jié)點需要測量溫度和壓力兩個參數，則布置本發(fā)明的識別 裝置，用光纖將節(jié)點串起來，每個節(jié)點布置一個FBG傳感器，FBG"i傳感器反射信號與第一個 1*2禪合器輸入端相連，FBG"2傳感器反射信號與第二個1*2禪合器輸入端相連n為節(jié)點個 數；FBG"i傳感器是測量溫度的傳感器；FBG"2傳感器是測量壓力的傳感器。
[002引根據A At=入bX (a+ U AT和
【主權項】
1. 基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調方法，其特征在于，在兩根光纖上分別 串接多個FBGs傳感器，每個FBGs傳感器的反射光先經過各自對應的1*2耦合器，再經觸 發(fā)器觸發(fā)、存儲FBGs傳感器信息，接著觸發(fā)選擇與2*2光開關某一通路連接，匯集在一 個受限平面內，再通過聚焦透鏡匯聚成陣列光斑并被INGAAS圖像傳感器獲取，根據公式
，計算出FBG光柵波長的各個位移量AA，進而識別各個FBGs傳感器的信 號，其中P為像素尺寸，Ap為像素偏移個數，f?為攝像頭焦距，D為鏡頭到景物的距離。
2. 根據權利要求1所述基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調方法，其特征在于，對 于n個節(jié)點，每個節(jié)點需要測量溫度和壓力兩個參數，具體實現方法如下：傳感單元每個節(jié) 點的FBGnl傳感器反射信號與第一個1*2親合器輸入端相連，FBGn^#感器反射信號與第二 個1*2耦合器輸入端相連，其中：n為節(jié)點個數；FBGnl#感器是測量溫度的傳感器；FBGdf 感器是測量溫度和壓力的傳感器。
3. -種基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調裝置，其特征在于，包括相互平行且 靠近的兩根光纖，在兩根光纖相同距離位置處刻制FBGs傳感器，第一根光纖與第一個1*2 親合器輸入端相連，第二根光纖與第二個1*2親合器輸入端相連，各個1*2親合器的輸出信 號經觸發(fā)器觸發(fā)選擇的2*2光開關相應通道后，再通過聚焦透鏡，送入至INGAAS圖像傳感 器，INGAAS圖像傳感器連接有圖像處理模塊。
4. 根據權利要求3所述基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調裝置，其特征在于， 所述觸發(fā)器中內置一個存儲器，由觸發(fā)器優(yōu)先選擇某一路FBGs信號，在存儲器記錄存儲該 FBGs信號的位置信息以及改變時間信息。
【專利摘要】基于FBG傳感器的溫度壓力測量圖像解調方法，在兩根光纖上串接多個FBGs傳感器，FBGs的反射光先經過各自對應的1*2耦合器，再經觸發(fā)器觸發(fā)、存儲FBGs信息，接著觸發(fā)選擇與2*2光開關某一通路連接，使多個FBG匯集在一個受限平面內，再通過聚焦透鏡匯聚光斑，使INGAAS圖像傳感器獲取從特制光開關傳來的陣列光斑，根據公式計算出FBG光柵波長的各個位移量Δλ，進而識別各個FBG傳感器的信號，本發(fā)明能檢測并識別出多FBG微信號，實現快速精確測量溫度壓力圖像解調，并以測罐裝天然氣內部溫度和壓力為例，提供了實現該方法的一種裝置。
【IPC分類】G01D21-02
【公開號】CN104567996
【申請?zhí)枴緾N201410796427
【發(fā)明人】王曉霞, 王芬, 王衛(wèi)林, 吳春英
【申請人】陜西科技大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月18日