一種多通道高精度光纖光柵傳感器解調(diào)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多通道高精度光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，采用光開關(guān)、分束器和合束器相結(jié)合的方式，在不增加甚至減少光電探測(cè)器、信號(hào)放大和AD采集通道數(shù)量的前提下，增加了光纖光柵傳感器通道數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了大容量多通道高精度光纖光柵解調(diào)；通過TEC溫控模塊對(duì)可調(diào)諧濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行溫度控制，降低了溫度對(duì)可調(diào)諧濾波器輸出波長(zhǎng)非線性影響和溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具梳狀譜線偏移的影響，提高了光纖光柵解調(diào)裝置的解調(diào)精度。
【專利說明】
一種多通道高精度光纖光柵傳感器解調(diào)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多通道高精度光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，可用于各種機(jī)遇光纖光柵的應(yīng)變、溫度和加速度等光纖光柵傳感器的解調(diào)，可應(yīng)用于航天、航空、石化、土木等場(chǎng)合?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光纖光柵傳感系統(tǒng)具有靈敏度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)和耐腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并且基于光纖光柵傳感的應(yīng)變傳感器測(cè)量結(jié)果不會(huì)隨時(shí)間漂移，易于制作以及埋入或置于航天器、飛機(jī)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)內(nèi)部或表面，實(shí)現(xiàn)應(yīng)變、溫度和加速度等多種物理量的測(cè)量。相比傳感器電傳感器系統(tǒng)，該技術(shù)在強(qiáng)電磁干擾、熱真空或輻照等嚴(yán)酷環(huán)境下更具有優(yōu)勢(shì)。
[0003]盡管現(xiàn)有的光纖光柵傳感系統(tǒng)在常溫條件下能夠多通道高精度的解調(diào)出光纖光柵傳感器的波長(zhǎng)，但當(dāng)工作溫度快速變化時(shí)會(huì)影響光學(xué)器件的性能，進(jìn)而影響波長(zhǎng)解調(diào)精度。因此傳感系統(tǒng)中需要根據(jù)應(yīng)用需求對(duì)關(guān)鍵的光學(xué)器件進(jìn)行溫度控制，保證解調(diào)系統(tǒng)的解調(diào)精度。一種可行的辦法是采用TEC溫控系統(tǒng)對(duì)可調(diào)諧濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具分別進(jìn)行溫度控制，解決溫度快速變化引起可調(diào)諧濾波器輸出波長(zhǎng)非線性和溫度引起標(biāo)準(zhǔn)具輸出波長(zhǎng)偏移的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種多通道高精度光纖光柵傳感解調(diào)裝置，采用 TEC溫控技術(shù)，保證可調(diào)諧濾波器能夠在不同溫度環(huán)境下線性輸出波長(zhǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)具工作在恒溫環(huán)境下輸出準(zhǔn)確的疏狀譜線，光纖光柵解調(diào)裝置能夠準(zhǔn)確的解調(diào)出光纖光柵傳感器的波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)航天器、飛機(jī)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、溫度和加速度等狀態(tài)信息的多通道高精度測(cè)量。
[0005]—種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，包括可調(diào)諧光源、并行探測(cè)模塊以及數(shù)據(jù)處理控制豐吳塊；
[0006]其中，所述可調(diào)諧光源包括栗浦激光器、第一光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、第一摻鉺光纖、TEC溫控模塊、可調(diào)諧濾波器、第二波分復(fù)用器、第二摻鉺光纖以及濾波器；
[0007]所述并行探測(cè)模塊包括耦合器、1XN光開關(guān)、1XM分束器、標(biāo)準(zhǔn)具、TEC溫控模塊、 光纖環(huán)形器以及NX 1合束器；
[0008]所述栗浦激光器輸出波長(zhǎng)為980nm的激光，輸出光功率為200mW?400mW;
[0009]所述第一光纖耦合器把栗浦激光器輸出的激光均分成兩束光；
[0010]所述第一波分復(fù)用器將第一光纖耦合器輸出的其中一束光耦合進(jìn)入第一摻鉺光纖；
[0011]所述第一摻鉺光纖將耦合進(jìn)入的980nm激光進(jìn)行展寬，輸出波長(zhǎng)為1525nm? 1565nm的寬帶光；
[0012]所述可調(diào)諧濾波器從所述寬帶光中濾出窄帶光信號(hào)，使輸出激光為波長(zhǎng)范圍在1525nm?1565nm內(nèi)連續(xù)變化的單一波長(zhǎng)的窄帶光，且輸出窄帶光的3dB帶寬在100pm? 220pm之間；[〇〇13]第二波分復(fù)用器接收從第一光纖耦合器輸出的980nm激光以及從可調(diào)諧濾波器輸出的窄帶光，并將兩束光耦合進(jìn)入第二摻鉺光纖；
[0014]所述第二摻鉺光纖將980nm激光作為栗源光，對(duì)輸入的窄帶光進(jìn)行功率放大，提高輸出光功率；[〇〇15]所述第二增益平坦濾波器對(duì)從第二摻鉺光纖輸出的激光的光功率的平坦度進(jìn)行處理，使得輸出光功率在20mW?40mW之間；
[0016]所述濾波器將從第二增益平坦濾波器輸出的激光中的980nm激光濾除；
[0017]所述第二光纖親合器將從所述濾波器輸出的激光分成兩束:一束光送入標(biāo)準(zhǔn)具， 另一束光送入IX N光開關(guān)；
[0018]所述標(biāo)準(zhǔn)具對(duì)從第二光纖耦合器各時(shí)刻輸出的窄帶光的波長(zhǎng)進(jìn)行識(shí)別；
[0019]所述1XN光開關(guān)將從第二光纖耦合器輸出的另一束窄帶光分成N束，并分別送入與1 XN光開關(guān)的N個(gè)通道——對(duì)應(yīng)的1 XM分束器中；
[0020]N個(gè)所述1 XM分束器的每個(gè)輸出通道接一個(gè)光纖環(huán)形器；
[0021]每個(gè)光纖環(huán)形器的端口 1接IXM分束器，端口 2接傳感器陣列，端口 3接NX 1合束器;光纖環(huán)形器將從1XM分束器接收的窄帶光送至光柵傳感器陣列，并接收從光柵傳感器陣列反射的光信號(hào)，通過端口 3輸出至NX 1合束器；
[0022]所述NX 1合束器的N個(gè)合束通道與1 XN光開關(guān)的N個(gè)分束通道一一對(duì)應(yīng)，其中，NX 1合束器的一個(gè)通道只接收N個(gè)1XM分束器中編號(hào)相同通道的反射光，NX 1合束器的不同通道接收N個(gè)1XM分束器中編號(hào)不同通道的反射光;NX 1合束器對(duì)接收的光合束后，送入數(shù)據(jù)處理控制模塊；[〇〇23]所述數(shù)據(jù)處理控制模塊控制1XN光開關(guān)中各通道的開啟或關(guān)閉，且同時(shí)只開啟一個(gè)光開關(guān);數(shù)據(jù)處理控制模塊對(duì)從標(biāo)準(zhǔn)具出射的窄帶光進(jìn)行光電探測(cè)、信號(hào)放大和AD采樣， 記錄接收到的各波長(zhǎng)窄帶光的時(shí)刻，形成波長(zhǎng)-時(shí)刻曲線；同時(shí)對(duì)從合束器各通道輸出的反射光分別進(jìn)行光電探測(cè)、信號(hào)放大和AD采樣，并記錄接收到反射光的時(shí)刻，根據(jù)所述波長(zhǎng)-時(shí)刻曲線，找到反射光時(shí)刻對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，即為光柵傳感器的中心波長(zhǎng)，并計(jì)算出光柵傳感器對(duì)應(yīng)的被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變、溫度和加速度信息，實(shí)現(xiàn)傳感器的解調(diào)。
[0024]進(jìn)一步的，所述可調(diào)諧光源模塊中還包括第一光隔離器，設(shè)置于第一參鉺光纖輸出端與第一增益平坦濾波器的輸入端之間，防止從栗浦激光器輸出的光反射回栗浦激光器。[〇〇25]進(jìn)一步的，所述可調(diào)諧光源模塊中還包括TEC溫控模塊，用于采集所述可調(diào)諧濾波器的溫度，并控制可調(diào)諧濾波器的溫度緩慢變?yōu)槌?，變溫速?lt;0.5°C/(10分鐘)。
[0026]進(jìn)一步的，所述可調(diào)諧光源模塊中還包括第二光隔離器，設(shè)置于第二參鉺光纖輸出端與所述濾波器的輸入端之間，防止從栗浦激光器輸出的光反射回栗浦激光器。[〇〇27]進(jìn)一步的，所述并行探測(cè)模塊還包括TEC溫控模塊，用于采集標(biāo)準(zhǔn)具的溫度，并控制標(biāo)準(zhǔn)具的溫度在20秒內(nèi)變?yōu)槌?。[〇〇28] 較佳的，所述N的取值為2、4、8、16或32。[〇〇29] 較佳的，所述M值選取2、4、8或16。
[0030]本發(fā)明具有如下有益效果:[0031 ](1)本發(fā)明米用光開關(guān)、分束器和合束器相結(jié)合的方式，在不增加甚至減少光電探測(cè)器、信號(hào)放大和AD采集通道數(shù)量的前提下，增加了光纖光柵傳感器通道數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了大容量多通道高精度光纖光柵解調(diào)。[〇〇32](2)通過TEC溫控模塊對(duì)可調(diào)諧濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行溫度控制，降低了溫度對(duì)可調(diào)諧濾波器輸出波長(zhǎng)非線性影響和溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具梳狀譜線偏移的影響，提高了光纖光柵解調(diào)裝置的解調(diào)精度?！靖綀D說明】
[0033]圖1為本發(fā)明的多通道高精度光纖光柵傳感解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)框圖?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇34]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035]本發(fā)明的多通道高精度光纖光柵傳感解調(diào)裝置，如圖1所示，包括大功率可調(diào)諧光源、并行探測(cè)模塊、數(shù)據(jù)處理控制模塊。其中:大功率可調(diào)諧光源包括栗浦激光器、耦合器、 TEC溫控模塊、兩個(gè)摻鉺光纖、兩個(gè)波分復(fù)用器、光隔離器、可調(diào)諧濾波器、增益平坦濾波器以及濾波器;輸出波長(zhǎng)1525nm?1565nm，輸出功率20mW?40mW;并行探測(cè)模塊包括耦合器、1 X N光開關(guān)、1 X M分束器、標(biāo)準(zhǔn)具、TEC溫控模塊、光纖環(huán)形器、N X 1合束器，實(shí)現(xiàn)光路的分束和合束作用;數(shù)據(jù)處理控制模塊包括信號(hào)放大和高速AD采樣模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和控制模塊。[〇〇36] 栗浦激光器:輸出波長(zhǎng)為980nm左右的激光，輸出光功率200mW?400mW;[〇〇37] 光纖耦合器1:把98〇11111的激光分成50:50兩束光；
[0038]波分復(fù)用器1:把光耦合進(jìn)入摻鉺光纖1;[〇〇39] 摻鉺光纖1:把980nm光波長(zhǎng)展寬，輸出波長(zhǎng)為1525?1565nm寬帶光；
[0040]光隔離器1:防止從栗浦激光器輸出的光反射回栗浦激光器，減少對(duì)栗浦激光器的損傷；
[0041]增益平坦濾波器1:降低1525?1540nm部分光功率，提高可調(diào)諧光源的平坦度，有利于數(shù)據(jù)處理模塊信號(hào)處理；
[0042]可調(diào)諧濾波器:從第一增益平坦濾波器輸出的激光中濾出窄帶光信號(hào)，通過對(duì)其驅(qū)動(dòng)電壓的調(diào)節(jié)，輸出波長(zhǎng)范圍在1525nm?1565nm連續(xù)變化的單一波長(zhǎng)的窄帶光，可調(diào)諧濾波器輸出光的3dB帶寬在100pm?220pm之間；[〇〇43] TEC溫控模塊+熱敏電阻1:采集可調(diào)諧濾波器的溫度，并控制可調(diào)諧濾波器的溫度緩慢變?yōu)槌?，變溫速度?.5°C/10分鐘。目的是由于快速變溫引起可調(diào)諧濾波器輸出波長(zhǎng)的變化非線性，通過標(biāo)準(zhǔn)具輸出的譜線無法線性的準(zhǔn)確解調(diào)出光波長(zhǎng)。[〇〇44] 波分復(fù)用器2:把窄帶光和980nm光耦合進(jìn)入摻鉺光纖2;
[0045]摻鉺光纖2:對(duì)輸入的窄帶光進(jìn)行功率放大，提高輸出光功率；[〇〇46]增益平坦濾波器2:提高輸出光功率的平坦度，輸出光功率在20mW?40mW的可調(diào)諧激光；
[0047]光隔離器2:防止從栗浦激光器輸出的光反射回栗浦激光器，減少對(duì)栗浦激光器的損傷；[0〇48] 濾波器:濾除980nm的栗浦光，輸出波長(zhǎng)為1525nm?1565nm;
[0049]光纖耦合器2:將可調(diào)諧光源輸入的激光分成兩束;一束光一次通過標(biāo)準(zhǔn)具、濾波器、光電探測(cè)器、信號(hào)放大和高速AD采樣模塊進(jìn)入數(shù)據(jù)處理和控制模塊進(jìn)行波長(zhǎng)校正處理， 另一束光依次通過1XN光開關(guān)、1XM分束器、光纖環(huán)形器后傳輸給傳感器陣列然后把相應(yīng)波長(zhǎng)的激光反射回來再次進(jìn)入光纖環(huán)形器，然后經(jīng)過NX 1合束器合束后，進(jìn)入光電探測(cè)器、 信號(hào)放大和高速AD采樣模塊、數(shù)據(jù)處理和控制模塊解調(diào)出傳感器的中心波長(zhǎng)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的應(yīng)變、溫度和加速度信息；
[0050]TEC溫控模塊+熱敏電阻2:采集標(biāo)準(zhǔn)具的溫度，并控制標(biāo)準(zhǔn)具快速變?yōu)槌?，變溫時(shí)間<20秒；由于溫度會(huì)引起標(biāo)準(zhǔn)具輸出的譜線產(chǎn)生偏移，解調(diào)出的波長(zhǎng)信息產(chǎn)生較大偏差。[0051 ] 標(biāo)準(zhǔn)具:輸出等光頻間隔的梳狀譜線，光頻間隔為25GHz、50GHz或100GHz ;標(biāo)準(zhǔn)具允許通過特定波長(zhǎng)的光信號(hào)，由于可調(diào)諧光源每一時(shí)刻輸出的光都是單一波長(zhǎng)的，因此標(biāo)準(zhǔn)具固定光頻間隔允許光信號(hào)通過，產(chǎn)生了就像梳子一樣的譜線，并且去掉一個(gè)梳子齒作為mark點(diǎn)，這樣就會(huì)計(jì)算得到每一個(gè)梳子齒的波長(zhǎng)，如此，就可以得到窄帶光在各個(gè)時(shí)刻的波長(zhǎng)信息。
[0052]1 XN光開關(guān):將從第二光纖親合器輸出的另一束光分成N束，并分別送入與1 XN光開關(guān)的N個(gè)通道一一對(duì)應(yīng)的1 XM分束器中；通過控制其驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光在N路的相應(yīng)切換，N值選取2、4、8、16或 32。
[0053]1 XM分束器的每個(gè)輸出通道接一個(gè)光纖環(huán)形器；[〇〇54] 每個(gè)光纖環(huán)形器的端口 1接IXM分束器，端口 2接傳感器陣列，端口 3接NX 1合束器;光纖環(huán)形器將從1XM分束器接收的窄帶光送至光柵傳感器陣列，并接收從光柵傳感器陣列反射的光信號(hào)，通過端口 3輸出至NX 1合束器；
[0055]所述NX 1合束器的N個(gè)合束通道與1 XN光開關(guān)的N各分束通道一一對(duì)應(yīng)，其中，NX 1合束器的一個(gè)通道只接收N個(gè)1XM分束器中編號(hào)相同通道的反射光，NX 1合束器的不同通道接收N個(gè)1XM分束器中編號(hào)不同通道的反射光;NX 1合束器對(duì)接收的光合束后，送入數(shù)據(jù)處理控制模塊；
[0056]光電探測(cè)器:對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；[〇〇57]信號(hào)放大和高速AD采樣模塊:對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行幅值放大，并同AD將模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)；[〇〇58]數(shù)據(jù)處理控制模塊控制1XN光開關(guān)中各通道的開啟或關(guān)閉，且同時(shí)只開啟一個(gè)光開關(guān);對(duì)從標(biāo)準(zhǔn)具出射的窄帶光進(jìn)行光電探測(cè)、信號(hào)放大和AD采樣，記錄接收到各波長(zhǎng)窄帶光的時(shí)刻，形成波長(zhǎng)-時(shí)刻曲線；同時(shí)對(duì)從合束器各通道輸出的反射光分別進(jìn)行光電探測(cè)、 信號(hào)放大和AD采樣，并記錄接收到反射光的時(shí)刻，根據(jù)所述波長(zhǎng)-時(shí)刻曲線，找到反射光時(shí)刻對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，即為傳感器的中心波長(zhǎng)，并計(jì)算出傳感器對(duì)應(yīng)的被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變、溫度和加速度信息，實(shí)現(xiàn)傳感器的解調(diào)。[〇〇59]控制模塊:采集熱敏電阻的溫度信息，對(duì)TEC溫控模塊進(jìn)行溫度控制，并控制光開關(guān)切換。
[0060]本發(fā)明多通道高精度光纖光柵傳感解調(diào)方法，采用上述的傳感解調(diào)裝置進(jìn)行解調(diào)，包括以下步驟:[0061 ] 步驟一:栗浦激光器輸出波長(zhǎng)為980nm左右的激光，輸出光功率200mW?400mW，經(jīng)光纖親合器1把栗浦光分成50: 50兩束光;一束栗浦光通過波分復(fù)用器1進(jìn)入摻鉺光纖1，摻鉺光纖1對(duì)栗浦光波長(zhǎng)進(jìn)行展寬，輸出波長(zhǎng)在1525nm?1565nm的寬帶光，經(jīng)過光隔離器1進(jìn)行傳輸方向隔離，再由增益平坦濾波器1降低1525?1534nm波長(zhǎng)的峰值光功率，提高寬帶光的平坦性，再由可調(diào)諧濾波器把寬帶光變成窄帶光信號(hào)，為了增加解調(diào)裝置的解調(diào)精度采用TEC溫控模塊對(duì)其進(jìn)行溫度控制；另一束栗浦光和可調(diào)諧濾波器輸出的窄帶光通過波分復(fù)用器2耦合進(jìn)入摻鉺光纖2,對(duì)輸入的窄帶光進(jìn)行功率放大，提高輸出光功率，再由增益平坦濾波器2提高輸出光功率的平坦度，輸出光功率在20mW?40mW的可調(diào)諧激光，然后經(jīng)光隔離器2隔離和濾波器濾波后輸出波長(zhǎng)為1525nm?1565nm的可調(diào)諧激光；
[0062]步驟二:可調(diào)諧光源輸出的可調(diào)諧激光進(jìn)入并行探測(cè)模塊，首先經(jīng)光纖耦合器2安照5:95分成兩束光；一束光依次通過標(biāo)準(zhǔn)具、濾波器后，得到具有MARK標(biāo)記點(diǎn)的梳狀譜線， 然后送入數(shù)據(jù)處理和控制模塊，為了降低溫度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具的影響，采用TEC溫控模塊對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行常溫控制；另一束光依次通過1 X N光開關(guān)、1 X M分束器后，由光纖環(huán)形器的1端口進(jìn)入， 2端口輸出，然后傳感器陣列把相應(yīng)波長(zhǎng)的激光反射回來由光纖環(huán)形器的2端口進(jìn)入，然后由3端口輸出進(jìn)入N X 1合束器，然后送入數(shù)據(jù)處理和控制模塊，其中合束器合束通道數(shù)量由光開關(guān)決定，合束器數(shù)量由分束器通道數(shù)量決定；[〇〇63]步驟三:并行探測(cè)模塊輸出的光信號(hào)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理和控制模塊，首先經(jīng)光電探測(cè)器進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再由信號(hào)放大和高速AD采樣模塊進(jìn)行幅值放大模數(shù)轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)，最后由數(shù)據(jù)處理模塊采用尋峰算法解調(diào)出傳感器的中心波長(zhǎng)，把時(shí)間信息代入標(biāo)準(zhǔn)具譜線擬合出的曲線求出波長(zhǎng)信息，根據(jù)傳感器的靈敏度，計(jì)算出應(yīng)變、溫度和加速度信息;數(shù)據(jù)處理和控制模塊還需要通過熱敏電阻采集可調(diào)諧濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具的溫度信息，根據(jù)溫度信息控制TEC溫控模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)可調(diào)諧濾波器的緩慢溫度控制和標(biāo)準(zhǔn)具的快速溫度控制，該模塊還需要實(shí)現(xiàn)對(duì)光開關(guān)切換控制。
[0064]多通道高精度光纖光柵解調(diào)裝置作為實(shí)用、創(chuàng)新型專利，應(yīng)用在航天器、飛機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、溫度和加速度信息采集和處理，實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)結(jié)構(gòu)健康信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的安全性，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0065]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，包括可調(diào)諧光源、并行探測(cè)模塊以及數(shù) 據(jù)處理控制模塊；其中，所述可調(diào)諧光源包括栗浦激光器、第一光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、第一摻鉺 光纖、TEC溫控模塊、可調(diào)諧濾波器、第二波分復(fù)用器、第二摻鉺光纖以及濾波器；所述并行探測(cè)模塊包括耦合器、1XN光開關(guān)、1XM分束器、標(biāo)準(zhǔn)具、TEC溫控模塊、光纖 環(huán)形器以及NX 1合束器；所述栗浦激光器輸出波長(zhǎng)為980nm的激光，輸出光功率為200mW?400mW;所述第一光纖耦合器把栗浦激光器輸出的激光均分成兩束光；所述第一波分復(fù)用器將第一光纖耦合器輸出的其中一束光耦合進(jìn)入第一摻鉺光纖； 所述第一摻鉺光纖將耦合進(jìn)入的980nm激光進(jìn)行展寬，輸出波長(zhǎng)為1525nm?1565nm的 寬帶光；所述可調(diào)諧濾波器從所述寬帶光中濾出窄帶光信號(hào)，使輸出激光為波長(zhǎng)范圍在1525nm ?1565nm內(nèi)連續(xù)變化的單一波長(zhǎng)的窄帶光，且輸出窄帶光的3dB帶寬在100pm?220pm之間； 第二波分復(fù)用器接收從第一光纖耦合器輸出的980nm激光以及從可調(diào)諧濾波器輸出的 窄帶光，并將兩束光耦合進(jìn)入第二摻鉺光纖；所述第二摻鉺光纖將980nm激光作為栗源光，對(duì)輸入的窄帶光進(jìn)行功率放大，提高輸出 光功率；所述第二增益平坦濾波器對(duì)從第二摻鉺光纖輸出的激光的光功率的平坦度進(jìn)行處理， 使得輸出光功率在20mW?40mW之間；所述濾波器將從第二增益平坦濾波器輸出的激光中的980nm激光濾除；所述第二光纖親合器將從所述濾波器輸出的激光分成兩束:一束光送入標(biāo)準(zhǔn)具，另一 束光送入IX N光開關(guān)；所述標(biāo)準(zhǔn)具對(duì)從第二光纖耦合器各時(shí)刻輸出的窄帶光的波長(zhǎng)進(jìn)行識(shí)別；所述1 X N光開關(guān)將從第二光纖耦合器輸出的另一束窄帶光分成N束，并分別送入與1 X N光開關(guān)的N個(gè)通道——對(duì)應(yīng)的1 XM分束器中；N個(gè)所述1 XM分束器的每個(gè)輸出通道接一個(gè)光纖環(huán)形器；每個(gè)光纖環(huán)形器的端口 1接1XM分束器，端口2接傳感器陣列，端口 3接NX 1合束器;光 纖環(huán)形器將從1XM分束器接收的窄帶光送至光柵傳感器陣列，并接收從光柵傳感器陣列反 射的光信號(hào)，通過端口 3輸出至N X 1合束器；所述NX 1合束器的N個(gè)合束通道與1 XN光開關(guān)的N個(gè)分束通道一一對(duì)應(yīng)，其中，NX 1合 束器的一個(gè)通道只接收N個(gè)1XM分束器中編號(hào)相同通道的反射光，NX 1合束器的不同通道 接收N個(gè)1XM分束器中編號(hào)不同通道的反射光;NX 1合束器對(duì)接收的光合束后，送入數(shù)據(jù)處 理控制模塊；所述數(shù)據(jù)處理控制模塊控制1XN光開關(guān)中各通道的開啟或關(guān)閉，且同時(shí)只開啟一個(gè)光 開關(guān);數(shù)據(jù)處理控制模塊對(duì)從標(biāo)準(zhǔn)具出射的窄帶光進(jìn)行光電探測(cè)、信號(hào)放大和AD采樣，記錄 接收到的各波長(zhǎng)窄帶光的時(shí)刻，形成波長(zhǎng)-時(shí)刻曲線；同時(shí)對(duì)從合束器各通道輸出的反射光 分別進(jìn)行光電探測(cè)、信號(hào)放大和AD采樣，并記錄接收到反射光的時(shí)刻，根據(jù)所述波長(zhǎng)-時(shí)刻 曲線，找到反射光時(shí)刻對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，即為光柵傳感器的中心波長(zhǎng)，并計(jì)算出光柵傳感器對(duì)應(yīng) 的被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變、溫度和加速度信息，實(shí)現(xiàn)傳感器的解調(diào)。2.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，所述可調(diào)諧光源模 塊中還包括第一光隔離器，設(shè)置于第一參鉺光纖輸出端與第一增益平坦濾波器的輸入端之 間，防止從栗浦激光器輸出的光反射回栗浦激光器。3.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，所述可調(diào)諧光源模 塊中還包括TEC溫控模塊，用于采集所述可調(diào)諧濾波器的溫度，并控制可調(diào)諧濾波器的溫度 緩慢變?yōu)槌兀儨厮俣?lt;〇.5 °C /(10分鐘)。4.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，所述可調(diào)諧光源模 塊中還包括第二光隔離器，設(shè)置于第二參鉺光纖輸出端與所述濾波器的輸入端之間，防止 從栗浦激光器輸出的光反射回栗浦激光器。5.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，所述并行探測(cè)模塊 還包括TEC溫控模塊，用于采集標(biāo)準(zhǔn)具的溫度，并控制標(biāo)準(zhǔn)具的溫度在20秒內(nèi)變?yōu)槌亍?.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，所述N的取值為2、 4、8、16或32。7.如權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵傳感器解調(diào)裝置，其特征在于，所述M值選取2、4、8 或16。
【文檔編號(hào)】G01D5/353GK105973284SQ201610505808
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】張建德, 郭春輝, 申景詩, 石德樂, 邵飛, 吳士臣, 董昊
【申請(qǐng)人】山東航天電子技術(shù)研究所