多通道光纤光栅解调仪制造技术

本发明专利技术公开了一种多通道光纤光栅解调仪，包括光路单元及电路单元，该光路单元包括由光纤依次串联的宽带光源、可调式F-P滤波器、光分路器及光纤光栅传感模块；该电路单元包括电源模块、光电探测器模块、数据采集模块、放大电路模块、上位机及驱动电路模块；该电源模块分别与该宽带光源、该可调式F-P滤波器、该驱动电路模块、该放大电路模块及该数据采集模块相连，该光电探测器模块、该放大电路模块、该数据采集模块及该驱动电路模块依次相连；该数据采集模块与该上位机相连；其中，该光电探测器模块接收该光纤光栅传感器模块的反射光信号并转换为电信号传输给该放大电路模块。本发明专利技术具有操作简便、使用动态范围大及性能稳定等特点。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及光纤光栅解调
，特别是涉及一种多通道光纤光栅解调仪。

技术介绍

光纤光栅是近年来发展最为迅速、应用最为广泛的光无源器件之一。光纤布拉格光栅(简称FBG)除了具有光纤传感可靠性好、抗电磁干扰、抗腐蚀等特点外，还可以利用波分、时分、空分等复用技术，实现对应力、温度、电磁场等传感量的准分布式多点测量。光纤布拉格光栅作为波长调制型传感器，将被测信息转化为布拉格光栅中心波长的移动，通过从测得的光信号中解调出中心波长漂移，就可实现对被测信息的测量。
与传统的传感器相比，高分辨率、高精度的数字化光纤光栅传感器(FiberBraggGating，FBG）应用方便，且更适合在恶劣的环境下工作。其目前已经得到了广泛的研究和应用，在煤矿围岩、顶板、航空航天、水坝桥梁、强磁场探测等领域中的应力健康结构检测等方面具有非常可观的应用前景。
为了实现被测量的高精度测量．人们提出了许多解调方法来检测FBG中心波长的微小变化．比较典型的有：匹配光纤光栅滤波法、可调谐F—P滤波器法、色散解调法、非平衡M—Z光纤干涉仪解调法等。其中，可调谐光纤F-P滤波器法是目前应用较为成功的解调方法之一，具有高灵敏度、光能利用率高、操作简单、调谐范围宽及系统稳定性好等优点，适于工程应用的波长位移监测技术。目前市场上基于可调谐F-P滤波器的光栅光纤解调仪一般精度较低，通道数较少，可接入光纤光栅传感器的数量少且无法实现多通道实时高精度解调。

技术实现思路

本专利技术主要解决的技术问题是现有的光纤光栅解调仪无法实现多通道实施高精度解调，提供一种多通道光纤光栅解调仪，对多通道分布式光纤光栅传感器系统进行并行、实时、高精度波长解调，且使用动态范围大，性能稳定。
为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：一种多通道光纤光栅解调仪，包括光路单元及电路单元，所述光路单元包括由光纤依次串联的宽带光源、可调式F-P滤波器、光分路器及光纤光栅传感模块；所述电路单元包括电源模块、光电探测器模块、数据采集模块、放大电路模块、上位机及驱动电路模块；所述电源模块分别与所述宽带光源、所述可调式F-P滤波器、所述驱动电路模块、所述放大电路模块及所述数据采集模块相连，所述光电探测器模块、所述放大电路模块、所述数据采集模块及所述驱动电路模块依次相连；所述数据采集模块与所述上位机相连；其中，所述光电探测器模块接收所述光纤光栅传感器模块的反射光信号并转换为电信号传输给所述放大电路模块。
优选地，所述光纤光栅传感器模块的数量为四个，各自相互同步工作，每个所述光纤光栅传感器模块包括十六个光纤光栅传感器组。
优选地，所述光电探测器模块的数量为四组，分别一一对应于四个所述光纤光栅传感器模块；每组所述光电探测器模块包括十六个光电探测器，分别一一对应于十六个所述光纤光栅传感器组；所述光电探测器为InGaAs（铟镓砷）光电二极管。
优选地，所述放大电路模块的数量为四个，分别一一对应于四个所述光电探测器模块。
优选地，所述数据采集模块的数量为四个，分别一一对应于四个所述放大电路模块。
优选地，所述数据采集模块包括ARM或FPGA微处理器，所述ARM或FPGA微处理器输出脉冲控制信号启动所述驱动电路模块控制所述可调式F-P滤波器对所述宽带光源的光谱信号进行扫频。
优选地，所述光分路器的数量为四个，分别一一对应于四个所述光纤光栅传感器模块；每个所述光分路器为1×16多通道光纤耦合器。
优选地，所述光分路器为3dB光纤耦合器。
优选地，所述电源模块的供电电压为5V及12V。
优选地，所述可调式F-P滤波器的窄带光谱小于0.3nm。
本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术的多通道光纤光栅解调仪的宽带光源发出的光通过可调式F-P滤波器，从可调式F-P滤波器出来的透射光再通过光分路器对各通道传感光栅进行同步扫描，当光栅信号受外界信号调制下发生波长偏移时，不同光谱带的光栅反射的中心波长不会互相重叠，当可调式F-P滤波器透射峰的中心波长与传感光栅反射峰的中心波长相等时，通过光电探测器组再进行光电转换的电压值最大，然后经放大电路模块滤波放大后传输到数据采集模块解调出被测信号，最后将解调信号传输到上位机中显示。本专利技术可以实现在C波段独立监测上百个光纤光栅传感器通道，从而对多通道分布式光纤光栅传感器系统进行并行、实时、高精度波长解调，具有操作简便、使用动态范围大及性能稳定等特点。
附图说明
图1是本专利技术多通道光纤光栅解调仪的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，本专利技术一实施例的一种多通道光纤光栅解调仪，包括光路单元1及电路单元2，光路单元1包括由光纤依次串联的宽带光源101、可调式F-P滤波器102、光分路器103及光纤光栅传感器模块104；电路单元2包括电源模块201、光电探测器模块202、数据采集模块203、放大电路模块204、上位机205及驱动电路模块206；电源模块201分别与宽带光源101、可调式F-P滤波器102、驱动电路模块206、放大电路模块204及数据采集模块203相连，光电探测器模块202、放大电路模块204、数据采集模块203及驱动电路模块206依次相连；数据采集模块203与上位机205相连。其中，光电探测器模块202接收光纤光栅传感器模块104的反射光信号并转换为电信号传输给放大电路模块204。
在本专利技术中，光纤光栅传感器模块的数量为四个（（在图1中仅列出一个），各自相互同步工作；每个光纤光栅传感器模块可连接十六个光纤光栅传感器链路10401-10416，如图1所示。
在本专利技术中，光电探测器模块202的数量也为四组（在图1中仅列出一组），分别一一对应于四个光纤光栅传感器模块104；每组光电探测模块202包括十六个光电探测器20201-20216，分别一一对应于十六个光纤光栅传感器组10401-10416；光电探测器采用的为InGaAs（铟镓砷）光电二极管。
在本专利技术中，放大电路模块204的数量为四个（在图1中仅列出一个），分别一一对应于四组光电探测器模块202。
在本专利技术中，数据采集模块203的数量为四个（在图1中仅列出一个），分别一一对应于四个放大电路模块204。
其中，数据采集模块203包括ARM或FPGA微处理器（图1中未示），ARM或FPGA微处理器输出脉冲控制信号启动驱动电路模块206控制可调式F-P滤波器102对宽带光源101的光谱信号进行扫频。
在本专利技术中，光分路器103为3dB光纤耦合器。光分路器103的数量为四个（在图1中仅列出一个），分别一一对应于四个光纤光栅传感器模块104；每个光分路器103为1×16多通道光纤耦合器。
在本专利技术中，电源模块201的供电电压为5V及12V，分别对可调式F-P滤波器102、驱动电路模块206、放大电路模块204及数据采集模块203进行供电。
本专利技术的多通道光纤光栅解调仪的工作原理如下：
可调式F-P滤波器102相当于一个窄带滤波器，在本专利技术中，可调式F-P滤波器102的窄带光谱小于0.3nm。F-P腔腔长的伸长量与所加的驱动电压成正比，当数据采集模块203内ARM或FPGA微处理器控制驱动电路模块206对可调式F-P滤波器102内的压电体施加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道光纤光栅解调仪，其特征在于，包括光路单元及电路单元，所述光路单元包括由光纤依次串联的宽带光源、可调式F‑P滤波器、光分路器及光纤光栅传感模块；所述电路单元包括电源模块、光电探测器模块、数据采集模块、放大电路模块、上位机及驱动电路模块；所述电源模块分别与所述宽带光源、所述可调式F‑P滤波器、所述驱动电路模块、所述放大电路模块及所述数据采集模块相连，所述光电探测器模块、所述放大电路模块、所述数据采集模块及所述驱动电路模块依次相连；所述数据采集模块与所述上位机相连；其中，所述光电探测器模块接收所述光纤光栅传感器模块的反射光信号并转换为电信号传输给所述放大电路模块。

【技术特征摘要】
1.一种多通道光纤光栅解调仪，其特征在于，包括光路单元及电路单元，所述光路单元包括由光纤依次串联的宽带光源、可调式F-P滤波器、光分路器及光纤光栅传感模块；所述电路单元包括电源模块、光电探测器模块、数据采集模块、放大电路模块、上位机及驱动电路模块；所述电源模块分别与所述宽带光源、所述可调式F-P滤波器、所述驱动电路模块、所述放大电路模块及所述数据采集模块相连，所述光电探测器模块、所述放大电路模块、所述数据采集模块及所述驱动电路模块依次相连；所述数据采集模块与所述上位机相连；其中，所述光电探测器模块接收所述光纤光栅传感器模块的反射光信号并转换为电信号传输给所述放大电路模块。
2.根据权利要求1所述的多通道光纤光栅解调仪，其特征在于，所述光纤光栅传感器模块的数量为四个，各自相互独立工作，每个所述光纤光栅传感器模块包括十六个光纤光栅传感器组。
3.根据权利要求2所述的多通道光纤光栅解调仪，其特征在于，所述光电探测器模块的数量为四个，分别一一对应于四个所述光纤光栅传感器模块；每个所述光电探测器模块包括十六个光电探测器，分别一一对应于十六个所述光纤光栅传感器组；所述光电探测器为InGaAs（铟镓砷）光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐巧，汤树成，张杰，郑炜，何唯平，
申请(专利权)人：上海启鹏工程材料科技有限公司，深圳市海川实业股份有限公司，深圳海川新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31