一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅反射谱采集方法技术

本发明专利技术提出了一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅反射谱采集方法，用单片机控制多个A/D模块产生时序分别对法珀腔可调谐滤波器扫描到的光纤光栅反射谱进行数据采集，提高光纤光栅反射谱范围内所采集的频谱点数，提高光纤光栅反射谱的分辨率；本发明专利技术具体实现步骤如下：搭建实验装置，宽带光源出来的光经F‑P腔可调谐滤波器后经过环形器进入光纤光栅；从光纤光栅反射回来的光经过光环形器后进入光电探测器；经光电探测器出来的电信号分成N路，每路都经过A/D模块转换后进入STM32单片机；由STM32单片机产生每路A/D模块采样的时序；将每路A/D模块采集到的数据按时序组合起来，就可以恢复光纤光栅反射谱数据。

High resolution fiber grating reflection spectrum acquisition method based on sampling of multiple A/D modules

The invention provides a spectrum acquisition method of high resolution optical fiber grating reflection multiple A/D modules based on sampling, fiber grating using single-chip microcomputer to control a plurality of A/D modules of Fabry Perot tunable filter to generate timing scanning spectrum data acquisition, improve the fiber grating reflection spectrum spectrum points collected within the scope of the improved fiber grating spectrum resolution; the implementation of the invention comprises the following steps: set up the experimental device, a broadband light source from light by F P cavity tunable filter after circulator into fiber grating; fiber grating from the reflected light through the optical circulator into electrical signal by photoelectric detector; photoelectric detector out into N the way, each module through A/D converted into the STM32 microcontroller; each A/D module produces sequential sampling by STM32 MCU; each A/D module The collected data can be recovered by the time series and the spectral data of the fiber grating can be recovered.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅反射谱采集方法
本专利技术涉及的是光纤光栅反射谱采集技术，具体为一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅反射谱采集方法。
技术介绍
光纤光栅传感技术在许多领域获得广泛应用。在光纤光栅传感中，为了提高测量精度，必须提高光纤光栅反射谱的测量分辨率，这需要提升解调系统中核心色散部件，如体光栅、F-P腔（珐珀腔）可调谐滤波器的光谱分辨率。然而，这些色散部件的光谱分辨率有限，这导致在每一个光纤光栅反射谱中一般只能采集到几个频谱数据，反射谱峰值位置可能采集不到。因此，在实际应用中往往采用谱线拟合的方法来获取光纤光栅反射谱的峰值，这限制了系统的测量速率。基于此，本专利技术提出了一种基于多个A/D模块分时序采集光纤光栅反射谱的快速高分辨率测量方法。
技术实现思路
本专利技术采用的技术方案如下：一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅光谱采集方法，用单片机控制多个A/D模块，由单片机产生时序，按时序分别对法珀腔可调谐滤波器扫描到的光纤光栅反射谱进行数据采集，提高光纤光栅反射谱范围内所采集的频谱点数，提高光纤光栅反射谱的分辨率。为实现上述目的，本专利技术具体实现步骤如下：（1）搭建实验装置，实验装置主要由宽带光源、F-P腔可调谐滤波器、光环形器、光纤光栅、光电探测器、A/D模块、STM32单片机和上位机组成，宽带光源连接F-P腔可调谐滤波器，F-P腔可调谐滤波器连接光环形器，光环形器分别连接光纤光栅、光电探测器，光电探测器分别和若干个A/D模块连接，A/D模块连接STM32单片机，STM32单片机连接上位机；（2）宽带光源出来的光经F-P腔可调谐滤波器后经过环形器进入光纤光栅；（3）从光纤光栅反射回来的光经过光环形器后进入光电探测器；（4）经光电探测器出来的电信号分成N路，每路都经过A/D模块转换后进入STM32单片机；（5）由STM32单片机产生每路A/D模块采样的时序；（6）将每路A/D模块采集到的数据按时序组合起来，就可以恢复光纤光栅反射谱数据。本专利技术的优点是：通过采用多个A/D模块，由单片机产生时序，用于控制每个A/D模块的采样时间，这样可以用低速A/D模块实现光纤光栅反射谱的高速率采样，从而提高光纤光栅反射谱的分辨率。附图说明图1是本专利技术的系统结构图。其中，1是宽带光源；2是F-P腔可调谐滤波器；3是光环形器；4是光纤光栅；5是光电探测器；6是第1个A/D模块；7是第2个A/D模块；8是第N个A/D模块；9是STM32单片机；10是上位机。图2是采用4个A/D模块时采集到的光纤光栅反射谱。其中，图2中横坐标为波长，纵坐标为归一化功率。具体实施方式可以按照图1所示的结构进行。为实现上述目的，本专利技术采用图1所示的系统结构。具体实现步骤如下：（1）按图1搭建实验装置，实验装置主要由宽带光源1、F-P腔可调谐滤波器2、光环形器3、光纤光栅4、光电探测器5、A/D模块(6-8)、STM32单片机9和上位机10组成，宽带光源1连接F-P腔可调谐滤波器2，F-P腔可调谐滤波器2连接光环形器3，光环形器3分别连接光纤光栅4、光电探测器5，光电探测器5分别和若干个A/D模块(6-8)连接，A/D模块(6-8)连接STM32单片机9，STM32单片机9连接上位机10；（2）宽带光源出来的光经F-P腔（法珀腔）可调谐滤波器后经过环形器进入光纤光栅；（3）从光纤光栅反射回来的光经过光环形器后进入光电探测器；（4）经光电探测器出来的电信号分成N路，每路都经过A/D模块转换后进入STM32单片机；（5）由单片机产生每路A/D模块采样的时序；（6）将每路A/D模块采集到的数据按时序组合起来，就可以恢复光纤光栅反射谱数据；在不增加A/D模块速率的情况下，增加A/D模块的数目，就可以增加光纤光栅反射谱中所采集到的频谱数目，采集结果如图2所示。结果显示，采用多个A/D模块，在不提高A/D模块速率的情况下，可以大大提高光纤光栅反射谱的分辨率。下面结合附图1对本方法作详细阐述。宽带光源1出射的光经F-P腔可调谐滤波器2后变成波长随时间变化的窄带光信号。窄带光信号经光环形器3后进入光纤光栅4，从光纤光栅4反射回来的光经环形器3后进入光电探测器5。从光电探测器5出来的电信号分为N路（N的值取决于所采用的A/D模块数目），由每路A/D模块按时序分别进行采样。第j个A/D模块采样时间为t0+iN/Ra+(j-1)/Ra，其中，i为采样周期数，t0为采样的起始时刻，Ra为N路实现的总采样速率，单路采样速率为Ra/N。将所有A/D模块采集到的数据按时序组合，可以采集到图2所示的谱线数据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅反射谱采集方法，用单片机控制多个A/D模块，由单片机产生时序，按时序分别对法珀腔可调谐滤波器扫描到的光纤光栅反射谱进行数据采集，提高光纤光栅反射谱范围内所采集的频谱点数，提高光纤光栅反射谱的分辨率。

【技术特征摘要】
1.一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅反射谱采集方法，用单片机控制多个A/D模块，由单片机产生时序，按时序分别对法珀腔可调谐滤波器扫描到的光纤光栅反射谱进行数据采集，提高光纤光栅反射谱范围内所采集的频谱点数，提高光纤光栅反射谱的分辨率。2.根据权利要求1所述的一种基于多个A/D模块采样的高分辨率光纤光栅反射谱采集方法，其特征在于：具体实现步骤如下：（1）搭建实验装置，实验装置主要由宽带光源、F-P腔可调谐滤波器、光环形器、光纤光栅、光电探测器、A/D模块、STM32单片机和上位机组成，宽带光源连接F-P腔可调谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡元华，万生鹏，曾少航，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西,36