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一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置及其解調(diào)方法

文檔序號(hào):5924672閱讀:291來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置及其解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域,具體的說(shuō),涉及光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著光纖傳感技術(shù)的不斷發(fā)展,光纖光柵由于具有不受電磁干擾、不帶電、耐腐蝕、體積小、重量輕、靈敏度高等特點(diǎn),已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),光纖光柵的解調(diào)技術(shù)也就變的愈發(fā)關(guān)鍵。目前光纖光柵的解調(diào)主要有光譜分析法、干涉儀解調(diào)法、匹配光柵法、可調(diào)F-P濾波器法等。但是光譜分析法分辨率較低,價(jià)格昂貴,解調(diào)速度慢;干涉儀法解調(diào)速度有所提高,但容易受到溫度等外界因素的影響;匹配光柵法雖然成本低、速度快,但是解調(diào)范圍窄,不能滿足大范圍變化的要求;可調(diào)F-P濾波器法,雖然精度比光譜分析法要高, 但仍不能滿足工程要求,而且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種光纖光柵動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置,用于解調(diào)光纖光柵由于受到外界調(diào)制而產(chǎn)生的中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移的情況,解調(diào)速度快,僅限于所使用的器件帶寬,所檢測(cè)的參數(shù)和得到的結(jié)果只與光纖光柵中心波長(zhǎng)的變化量有關(guān),與光纖光柵的絕對(duì)波長(zhǎng)無(wú)關(guān),也不受光源功率變化和光路損耗的影響。整套裝置成本低,適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置,包括光源、光纖分路器件、光纖光柵、 解調(diào)元件、光電轉(zhuǎn)換器器及電路處理系統(tǒng),其特征在于所述的解調(diào)元件為光纖半導(dǎo)體鍍膜器件,光源發(fā)出的光通過(guò)光纖分路器件入射到光纖光柵處時(shí)發(fā)生反射,由于光纖光柵受到外界調(diào)制使得光的中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移,中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移的反射光經(jīng)過(guò)光纖半導(dǎo)體鍍膜器件時(shí)再次發(fā)生反射,反射光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器器及電路處理系統(tǒng),使得光纖光柵處發(fā)生偏移的光的變化量解調(diào)為易測(cè)量的物理量。本發(fā)明的特征在于寬帶光源在驅(qū)動(dòng)的作用下發(fā)出連續(xù)的寬帶光,經(jīng)過(guò)光纖分路器后被光纖光柵3反射回一帶有外界環(huán)境調(diào)制信息的窄帶光,從光纖分路器的返回端經(jīng)另一光纖分路器到光纖半導(dǎo)體鍍膜器件,經(jīng)過(guò)光纖半導(dǎo)體鍍膜器件反射后,從該光纖分路器的返回端進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器,把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再由去直流耦合器將直流量去除,只提取具有相對(duì)變化特性的交流量,濾波器進(jìn)行濾波處理,根據(jù)需要設(shè)定濾波器的帶寬,輸出給數(shù)據(jù)處理部分,最后根據(jù)電壓的變化確定光功率的變化,再由功率與波長(zhǎng)的線性關(guān)系得出光纖光柵的波長(zhǎng)變化,從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵的動(dòng)態(tài)變化解調(diào)。所述的光纖分路器為具有分光功能的光纖耦合器或者環(huán)形器。本發(fā)明的解調(diào)原理如圖2、3所示,圖2是光纖半導(dǎo)體鍍膜器件的反射光譜,其反射譜的功率與波長(zhǎng)成線性關(guān)系,設(shè)其線性方程為P = k · λ +b1其中P為反射回來(lái)的功率值,λ是波長(zhǎng)值,k為斜率或靈敏度,b為截距。
3
由公式1可得到
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置,包括光源、光纖分路器、光纖光柵、解調(diào)元件、光電轉(zhuǎn)換器及電路處理系統(tǒng),其特征在于所述的解調(diào)元件為光纖半導(dǎo)體鍍膜器件,光源發(fā)出的入射光信號(hào)在光纖光柵處發(fā)生反射,反射光經(jīng)過(guò)光纖半導(dǎo)體鍍膜器件時(shí)再次發(fā)生反射,此時(shí)的反射光經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換器及電路處理系統(tǒng),得到光纖光柵處波長(zhǎng)變化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置,其特征在于所使用的光纖半導(dǎo)體鍍膜器件,其反射光的功率隨入射光波長(zhǎng)的變化而變化,具有一定的線性關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置,其特征在于所使用的光纖光柵是一種可反射窄帶光的器件,其光譜寬度一般為零點(diǎn)幾納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置,其特征在于所使用的光源是一種寬帶的光源,即光源光譜寬度一般為幾十個(gè)納米,且具有一定的平坦性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置,其特征在于所使用的光纖分路器可以是光纖耦合器,也可以是光纖環(huán)形器等。
6.一種光纖光柵動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置的解調(diào)方法,其特征在于包括如下解調(diào)步驟a、光源發(fā)出的光通過(guò)光纖分路器入射到光纖光柵處發(fā)生反射,光纖光柵受到外界壓力或震動(dòng)的調(diào)制會(huì)使得光的中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移;b、波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移的反射光通過(guò)光纖分路器進(jìn)入半導(dǎo)體鍍膜器件時(shí)再次發(fā)生反射, 半導(dǎo)體鍍膜器件的反射光功率和入射波波長(zhǎng)間呈線性關(guān)系;C、從半導(dǎo)體鍍膜器件反射出的光通過(guò)光纖分路器進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器,把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再由去直流耦合器將直流量去除,只提取具有相對(duì)變化特性的交流量;d、濾波器進(jìn)行濾波處理,根據(jù)需要設(shè)定濾波器的帶寬,輸出給數(shù)據(jù)處理部分,最后根據(jù)電壓的變化確定光功率的變化,再由功率與波長(zhǎng)的線性關(guān)系得出光纖光柵的波長(zhǎng)變化,從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵的動(dòng)態(tài)變化解調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置及其解調(diào)方法,屬于光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域,本發(fā)明主要通過(guò)利用光纖半導(dǎo)體鍍膜器件的反射光功率和入射光的波長(zhǎng)變化呈線性關(guān)系,對(duì)光纖光柵受到外界調(diào)制后中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移這一現(xiàn)象進(jìn)行解調(diào),得到便于測(cè)量的光功率信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵的動(dòng)態(tài)變化解調(diào)。
文檔編號(hào)G01D3/028GK102445216SQ201010500729
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者席剛, 李旭, 皋魏, 霍佃恒 申請(qǐng)人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司
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