本實(shí)用新型涉及光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，披露了一種光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光纖光柵傳感器作為光纖無(wú)緣器件，具有感測(cè)和傳輸雙重功能，測(cè)量過(guò)程中不受光源起伏、光纖彎曲等因素的干擾，信號(hào)傳輸過(guò)程中不受電磁干擾，測(cè)量穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于電力、礦業(yè)、石化、建筑、橋梁、航空航天等領(lǐng)域。

光纖光柵傳感器的工作原理是：光纖光柵的反射或投射譜的中心波長(zhǎng)在受到外界物理量(溫度、應(yīng)變、壓力等)作用時(shí)會(huì)發(fā)生變化，且波長(zhǎng)的變化量與外界物理量有確定的關(guān)系，因此數(shù)據(jù)解調(diào)是光纖光柵傳感系統(tǒng)應(yīng)用的核心技術(shù)之一。目前，光纖光柵解調(diào)技術(shù)常用的方法有：可協(xié)調(diào)F-P濾波器法、衍射光柵分光、光纖M-Z干涉法、CCD陣列探測(cè)法等。

現(xiàn)有的光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)，只能得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，不能與傳感器排布的位置及實(shí)際物理量相對(duì)應(yīng)，用戶拿到數(shù)據(jù)后需進(jìn)行大量人工標(biāo)定操作，操作繁瑣，效率低，存在人為誤差，用戶體驗(yàn)較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括光纖光柵解調(diào)儀1，用于光電信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)；光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀2，根據(jù)所述波長(zhǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)算得出對(duì)應(yīng)傳感器位置處的實(shí)際物理量。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述光纖光柵解調(diào)儀1包括寬帶光源11、光路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和FBG光纖光耦傳感器18。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述光路系統(tǒng)包括F-P濾波器14、隔離器12和耦合器13。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述電路系統(tǒng)包括F-P濾波器驅(qū)動(dòng)掃描電路15、光電轉(zhuǎn)換放大電路16和ARM處理器17。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀2包括數(shù)據(jù)采集模塊21、數(shù)據(jù)解調(diào)分析模塊22、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊23和數(shù)據(jù)顯示模塊24。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)采集模塊21通過(guò)串口RS232/485與光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)儀1通訊，獲取采集到的各個(gè)通道傳感器的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)解調(diào)分析模塊22解調(diào)分析各通道波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，光譜數(shù)據(jù)以及定制的物理量。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊23將各個(gè)傳感器的通道、位置、波長(zhǎng)、實(shí)際物理量存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)顯示模塊24將各通道波長(zhǎng)、光譜數(shù)據(jù)以及定制的物理量通過(guò)數(shù)據(jù)、曲線、報(bào)表的形式呈現(xiàn)給用戶。

優(yōu)選的，在所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)中，所述物理量包括溫度、應(yīng)變或位移。

本實(shí)用新型所披露的光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：

(1)本光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)適用范圍廣泛并且靈活，例如可適用于溫度、應(yīng)變、壓力、位移等多種類型的光纖光柵傳感器，針對(duì)不同傳感器的計(jì)算公式，實(shí)現(xiàn)高次多項(xiàng)式公式的編輯及運(yùn)算；

(2)本光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)可解調(diào)出各個(gè)傳感器的實(shí)際物理量，并與安裝位置相對(duì)應(yīng)；

(3)本光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)波長(zhǎng)分辨率和重復(fù)性高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、采集速度快、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)框圖，其中：

光纖光柵解調(diào)儀-1、寬帶光源-11、隔離器-12、耦合器-13、FP濾波器-14、FP濾波器掃描驅(qū)動(dòng)電路-15、光電轉(zhuǎn)換放大電路-16、ARM處理器-17、FBG光纖光耦傳感器-18；

光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀-2、數(shù)據(jù)采集模塊-21、數(shù)據(jù)解調(diào)分析模塊-22、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊-23、數(shù)據(jù)顯示模塊-24。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)框圖。

如圖1中所示，本實(shí)施例中的光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)主要包括光纖光柵解調(diào)儀1和光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀2兩部分。所述光纖光柵解調(diào)儀1用于光電信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)；所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀2用于根據(jù)波長(zhǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)算得出對(duì)應(yīng)傳感器位置處的實(shí)際物理量。

所述光纖光柵解調(diào)儀1包括寬帶光源11、光路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)和FBG光纖光耦傳感器18。所述光路系統(tǒng)包括F-P濾波器14、隔離器12和耦合器13。所述電路系統(tǒng)包括F-P濾波器驅(qū)動(dòng)掃描電路15、光電轉(zhuǎn)換放大電路16、ARM處理器17。

所述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀2包括數(shù)據(jù)采集模塊21、數(shù)據(jù)解調(diào)分析模塊22、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊23和數(shù)據(jù)顯示模塊24。

上述光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)的具體工作原理如下：

寬帶光源11發(fā)出的光經(jīng)過(guò)隔離器12進(jìn)入耦合器13，進(jìn)而射入FBG光纖光耦傳感器18，在外界物理變化的作用下，F(xiàn)BG光纖光耦傳感器18的反射信號(hào)發(fā)生偏移，反射信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合器13進(jìn)入F-P濾波器14，F(xiàn)-P濾波器14在驅(qū)動(dòng)電壓的作用下對(duì)反射回來(lái)的FBG光纖光耦傳感器18的光波信號(hào)進(jìn)行腔長(zhǎng)掃描。當(dāng)FBG光纖光耦傳感器18反射波的波長(zhǎng)和F-P濾波器14的透射波長(zhǎng)一致時(shí)，光電轉(zhuǎn)換放大電路16即可探測(cè)到最大光強(qiáng)，并將探測(cè)到的微弱的光信號(hào)轉(zhuǎn)換放大為電信號(hào)，通過(guò)A/D采集進(jìn)入ARM處理器17，ARM處理器17通過(guò)尋峰算法提取出與最大峰值相對(duì)應(yīng)的F-P濾波器驅(qū)動(dòng)電壓，由于驅(qū)動(dòng)電壓與透射波長(zhǎng)近似線性相關(guān)即可得到反射波長(zhǎng)。

ARM處理器17將得到的波長(zhǎng)值通過(guò)RS232/485傳給光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀2。光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)分析儀2通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊21實(shí)現(xiàn)與ARM處理器17通訊，得到光纖光柵解調(diào)儀1上輸?shù)母鱾€(gè)通道的FBG光纖光耦傳感器18波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)解調(diào)分析模塊22調(diào)用各個(gè)安裝位置對(duì)應(yīng)的FBG傳感器的算法、類型、修正傳感器、修正傳感器類型、特征波長(zhǎng)、校正系數(shù)等，求出對(duì)應(yīng)安裝位置傳感器的實(shí)際物理量，數(shù)據(jù)顯示模塊24將各通道波長(zhǎng)、光譜數(shù)據(jù)以及定制的物理量(例如，溫度、應(yīng)變、位移等)通過(guò)數(shù)據(jù)、曲線與報(bào)表的形式呈現(xiàn)給用戶，同時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊23把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(例如，傳感器的通道、位置、波長(zhǎng)、實(shí)際物理量等)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，方便用戶提取歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

綜上所述，通過(guò)本實(shí)施例中的光纖光柵數(shù)據(jù)解調(diào)系統(tǒng)，不僅能夠得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)，還可通過(guò)與傳感器排布的位置及實(shí)際物理量相對(duì)應(yīng)，自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的算法或數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，生成數(shù)據(jù)報(bào)表或曲線圖等方式，便于用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，減少了人工標(biāo)定工作量，有利于提高工作效率和減少人為誤差，提升用戶體驗(yàn)。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本實(shí)用新型的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本實(shí)用新型并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。