一种光频扫描非线性校正系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于：沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫-曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。本发明专利技术将采用基于马赫-曾德辅助干涉仪的闭环反馈式模拟非线性校正技术，利用其产生的拍频信号与参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差，从而实现闭环反馈的光频扫描。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光频扫描非线性校正系统，尤其涉及一种能够保证扫描的线性度的光频扫描非线性校正系统。
技术介绍
随着光纤越来越多的应用于更多的领域，与光纤相关的检测技术和传感技术的应用范围也越加广泛.如飞机和舰船内部的使用光纤的通信网，光链路与光器件的故障会成为危及其安全的重要因素，其要求的故障检测定位精度为_级；分布式光纤传感可用于对桥梁、大坝、矿井、隧道等关键构件的应力分布进行mm级高空间分辨测量，可以有效评估其受损情况，利于事故预警。而OFDR系统的距离分辨率实质上取决于光频扫描的线性范围，因此扫频的线性度是关键性问题。传统光频的扫描是通过调谐窄带光滤波器来实现的。通过给光滤波器施加一个周期驱动信号，周期性调谐滤波器中心波长，实现激光频率的周期性扫描。如果滤波器的波长偏移与驱动信号是线性关系，则只需施加三角波(或锯齿波)信号，即可实现线性扫频，然而，实际上由于滤波器本身的响应以及不同器件之间的差异问题，因此用一个固定的波形很难保证扫描的线性度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光频扫描非线性校正系统，具有能够保证扫描的线性度的特点。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为:一种光频扫描非线性校正系统，其创新点在于:沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫-曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。优选的，所述马赫-曾德辅助干涉仪和所述锁相放大模块之间串接有差分光电检测模块。优选的，所述差分光电检测模块外接有信号数字化处理模块，获得用于对被测光纤的回波信号进行校验的校正信号。本专利技术的优点在于:本专利技术将采用基于马赫-曾德辅助干涉仪的闭环反馈式模拟非线性校正技术，利用其产生的拍频信号与参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差；最后，将锁相放大输出的频率偏差信号经PID (比例-积分-微分)运算，送入三角波信号发生器中，修正三角波的斜率，修正后的三角波信号用于控制调谐光滤波器，从而实现闭环反馈的光频扫描。【附图说明】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步详细的说明； 图1是本专利技术一种光频扫描非线性校正系统的结构示意图；图中:1-马赫-曾德辅助干涉仪、2-锁相放大模块、3-PID模块、4-三角信号发生器、5-窄线宽扫频激光器、6-参考信号模块、7-差分光电检测模块、8-信号数字化处理模块。【具体实施方式】本专利技术的光频扫描非线性校正系统，沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪1、锁相放大模块2、PID模块3、三角信号发生器4和窄线宽扫频激光器5，马赫-曾德辅助干涉仪I产生一个干涉拍频信号，锁相放大模块2上外接一个参考信号模块6，参考信号模块6产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。采用基于马赫-曾德辅助干涉仪I的闭环反馈式模拟非线性校正技术，利用马赫-曾德辅助干涉仪I产生干涉拍频信号，然后将接收的干涉拍频信号与频率为f=yt (y为平均扫频斜率，t辅助干涉仪两臂延迟差)的参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差，最后将锁相放大输出的频率偏差信号经PID模块3 (比例-积分-微分)运算，送入三角波信号发生器4中，修正三角波的斜率，修正后的三角波信号用于控制调谐光滤波器，从而实现闭环反馈的光频扫描。为了供后续信号数字化处理，马赫-曾德辅助干涉仪I和锁相放大模块2之间串接有差分光电检测模块7，差分光电检测模块7外接有信号数字化处理模块8，获得用于对被测光纤的回波信号进行校验的校正信号。数字化处理主要是利用希尔伯特变换的数字非线性校正的思路:首先将马赫-曾德辅助干涉仪的拍频信号进行数字化，然后用希尔伯特变换解算出扫频信号的瞬时扫频斜率(及扫频斜率随时间的变化关系)，最后利用y ，通过插值算法对被测光纤的回波信号进行校正，达到校正扫频非线性的目的。在本专利技术中采用模拟和数字级联校正的方法，模拟校正较大的非线性，数字校正残余的非线性。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。【主权项】1.一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于:沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫-曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。2.如权利要求1所述的一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于:所述马赫-曾德辅助干涉仪和所述锁相放大模块之间串接有差分光电检测模块。3.如权利要求1所述的一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于:所述差分光电检测模块外接有信号数字化处理模块，获得用于对被测光纤的回波信号进行校验的校正信号。【专利摘要】本专利技术公开了一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于：沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫-曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。本专利技术将采用基于马赫-曾德辅助干涉仪的闭环反馈式模拟非线性校正技术，利用其产生的拍频信号与参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差，从而实现闭环反馈的光频扫描。【IPC分类】G01D5-353【公开号】CN104833380【申请号】CN201510192645【专利技术人】朱俊 【申请人】江苏骏龙电力科技股份有限公司【公开日】2015年8月12日【申请日】2015年4月22日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于：沿信号流方向依次串联设置有马赫‑曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫‑曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱俊，
申请(专利权)人：江苏骏龙电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32