一种高速光纤光栅传感器的解调系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种高速光纤光栅传感器的解调系统，包括：激光器、光纤环形器、光纤光栅传感器、光电探测器、仪表放大器、高速采样电路和MCU处理器；本实用新型专利技术的有益效果是：能够同时实现对多路光纤光栅传感器的解调，并且有较高的精度，且能够根据得到的中心波长等参数进行改变激光器的扫描频率、扫描步长和起始扫描点等，便于实际应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高速光纤光栅传感器的解调系统
本技术涉及光纤光栅领域，尤其涉及一种高速光纤光栅传感器的解调系统。
技术介绍
光纤光栅传感器可对其布贴局部区域的应力应变进行实时监测，且具有抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、本征无源、易维护等优点重量轻、耐腐蚀等优点，使其在各种大型机电、石油化工、强电磁干扰、易燃、易爆、强腐蚀环境中得到越来越广泛的应用。常用的光纤光栅传感器解调方法有基于法布里-珀罗谐振腔的光栅传感器波长解调法、基于光栅传感器波长偏移的应变传感器信号解调法、基于光栅传感器波长偏移的温度传感器信号解调法，其中基于法布里-珀罗谐振腔的光栅传感器波长解调法因其实现方法简单精度高被广泛的应用在实际工程中，但因器件本身的条件限制，利用法布里-珀罗谐振腔的光栅传感器波长解调法能同时解调的光纤光栅传感器数量较少，不利于光纤光栅传感器的大规模应用，且不能改变激光器的扫描频率和扫描步长等相关参数。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种高速光纤光栅传感器的解调系统，该解调系统包括：激光器、光纤环形器、光纤光栅传感器、光电探测器、仪表放大器、采样电路和MCU处理器；激光器，用于发射激光束和产生触发信号；光纤环形器，用于单向传输激光束；光纤光栅传感器，用于反射激光束；光电探测器，用于将激光束转换为电信号；仪表放大器，用于减少对微弱输入信号的衰减；采样电路，用于快速获取某一瞬间的电信号；激光器的输出端连接于光纤环形器的第一输入端，光纤环形器的第一输出端连接光纤光栅传感器的输入端，光纤光栅传感器的输出端连接光纤环形器的第二输入端，光纤环形器的第二输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端连接仪表放大器的输入端，仪表放大器的输出端连接采样电路的输入端，采样电路的输出端连接MCU控制器的第一输入端，MCU控制器的第一输出端连接激光器的输入端。进一步地，该解调系统还包括光纤分路器，该光纤分路器输入端连接激光器的第一输出端，该光纤分路器输出端连接若干光纤环形器的第一输入端，用于产生多路激光束。进一步地，该解调系统还包括电压电路检测单元，该电压电路检测单元与MCU控制器双向连接，用于检测该解调系统中电压电流法的安全性。进一步地，该调解系统以NB-IoT与GPRS双网络形式进行通信。进一步地，所述激光器为S7500型号。进一步地，该解调系统还包括网路模块输出单元，MCU控制器单向连接于该网路模块输出单元，即MCU控制器的第二输出端连接于该网路模块输出单元的输入端，用于输出MCU控制器的分析结果。本技术提供的技术方案带来的有益效果是：能够同时实现对多路光纤光栅传感器的解调，并且有较高的精度，且能够根据得到的中心波长等参数进行改变激光器的扫描频率、扫描步长和起始扫描点等，便于实际应用。附图说明下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：图1是本技术实施例中一种高速光纤光栅传感器的解调系统的示意图。具体实施方式为了对本技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本技术的具体实施方式。本技术的实施例提供了一种高速光纤光栅传感器的解调系统。请参考图1，图1是本技术实施例中一种高速光纤光栅传感器的解调系统的示意图，具体包括：激光器、光纤环形器、光纤光栅传感器、光电探测器、仪表放大器、采样电路和MCU处理器；激光器，用于发射激光束和产生触发信号；光纤环形器，用于单向传输激光束；光纤光栅传感器，用于反射激光束；光电探测器，用于将激光束转换为电信号；仪表放大器，用于减少对输入信号的衰减，输入信号一般较为微弱；采样电路，优选为高速采样电路，用于获取某一瞬间的电信号，一般该某一瞬间的电信号能够快速获取得到；激光器的输出端连接于光纤环形器的第一输入端，光纤环形器的第一输出端连接光纤光栅传感器的输入端，光纤光栅传感器的输出端连接光纤环形器的第二输入端，光纤环形器的第二输出端连接光电探测器的输入端，光电探测器的输出端连接仪表放大器的输入端，仪表放大器的输出端连接采样电路的输入端，采样电路的输出端连接MCU控制器的第一输入端，MCU控制器的第一输出端连接激光器的输入端。该解调系统还包括光纤分路器，该光纤分路器输入端连接激光器的第一输出端，该该光纤分路器输出端连接若干光纤环形器的第一输入端，用于产生多路激光束。该解调系统还包括电压电路检测单元，该电压电路检测单元与MCU控制器双向连接，用于检测该解调系统中电压电流法的安全性。所述激光器为S7500型号。该解调系统还包括网路模块输出单元，MCU控制器单向连接于该网路模块输出单元，即MCU控制器的第二输出端连接于该网路模块输出单元的输入端，用于输出MCU控制器的分析结果。激光器发射的激光束传输至光纤环形器，光纤环形器将接收的激光束传输至光纤光栅传感器，激光束经过光纤光栅传感器反射回光纤环形器，光纤环形器将反射回的激光束传输至光电探测器，光电探测器将激光束转换为电信号，该电信号通过仪表放大器输入到采样电路，采样电路用于快速获取某一瞬间的电信号，将采集的电信号输入到MCU控制器中，该MCU控制器接收激光器传输的触发信号，同时该MCU控制器对采集的电信号进行中心波长的分析，并将分析结果反馈至激光器。MCU处理器对其采样数据进行分析处理。该系统目前有两路光纤环形器、光纤光栅传感器和光电探测器，可更具检测通道的需求进行扩展。激光器发出的激光束经过光纤分路器后，可以形成多路激光束，供后续进行拓展检测通道。激光器在每个扫描周期都会产生触发信号，微处理器通过触发信号以及光电探测器输出的信号进行分析，可以计算得出中心波长等参数。而且可以反馈控制激光器，改变其扫描频率，扫描步长，起始扫描点等参数。本系统可在其恶劣环境下工作，可使用NB-IoT与GPRS双网络形式进行通信。采用太阳能供电，内部有电流电压安全检测。这样在偏远地区以及地势险峻的地方也能使用此系统。本技术的有益效果是：能够同时实现对多路光纤光栅传感器的解调，并且有较高的精度，且能够根据得到的中心波长等参数进行改变激光器的扫描频率、扫描步长和起始扫描点等，便于实际应用。以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速光纤光栅传感器的解调系统，其特征在于：包括：激光器、光纤环形器、光纤光栅传感器、光电探测器、仪表放大器、采样电路和MCU处理器；/n激光器，用于发射激光束和产生触发信号；/n光纤环形器，用于单向传输激光束；/n光纤光栅传感器，用于反射激光束；/n光电探测器，用于将激光束转换为电信号；/n仪表放大器，用于减少对输入信号的衰减；/n采样电路，用于获取某一瞬间的电信号；/n激光器的输出端连接于光纤分路器的输入端，光纤分路器连接多组光电探测组件，每组光电探测组件包括光纤环形器、光纤光栅传感器和光电探测器，每个光纤环形器的输入端分别连接光纤分路器的一个输出端，每个光电探测组件中的光纤环形器的第一输出端连接光纤光栅传感器的输入端，光纤光栅传感器的输出端连接光纤环形器的第二输入端，光纤环形器的第二输出端连接光电探测器的输入端；每个光电探测器的输出端均连接于仪表放大器的输入端，仪表放大器的输出端连接采样电路的输入端，采样电路的输出端连接MCU控制器的第一输入端，MCU控制器的第一输出端连接激光器的输入端。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速光纤光栅传感器的解调系统，其特征在于：包括：激光器、光纤环形器、光纤光栅传感器、光电探测器、仪表放大器、采样电路和MCU处理器；
激光器，用于发射激光束和产生触发信号；
光纤环形器，用于单向传输激光束；
光纤光栅传感器，用于反射激光束；
光电探测器，用于将激光束转换为电信号；
仪表放大器，用于减少对输入信号的衰减；
采样电路，用于获取某一瞬间的电信号；
激光器的输出端连接于光纤分路器的输入端，光纤分路器连接多组光电探测组件，每组光电探测组件包括光纤环形器、光纤光栅传感器和光电探测器，每个光纤环形器的输入端分别连接光纤分路器的一个输出端，每个光电探测组件中的光纤环形器的第一输出端连接光纤光栅传感器的输入端，光纤光栅传感器的输出端连接光纤环形器的第二输入端，光纤环形器的第二输出端连接光电探测器的输入端；每个光电探测器的输出端均连接于仪表放大器的输入端，仪表放大器的输出端连接采样电路的输入端，采样电路的输出端连接MCU控制器的第一输入端，MC...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵轲豪，邱达，董成，钱楷，刘嵩，陈世强，罗敏，尹文双，方海缘，谢知音，
申请(专利权)人：湖北民族大学，武汉国电武仪电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42