一种光纤光栅数据解调系统技术方案

本实用新型专利技术涉及光纤光栅传感技术领域，具体而言，披露了一种光纤光栅数据解调系统。所述光纤光栅数据解调系统，其特征在于，包括光纤光栅解调仪1，用于光电信号的采集和转换，得到波长数据；光纤光栅数据解调分析仪2，根据所述波长数据运算得出对应传感器位置处的实际物理量。本实用新型专利技术所披露的光纤光栅数据解调系统，不仅能够得到波长数据，还可通过与传感器排布的位置及实际物理量相对应，自动调用相应的算法或数据进行运算处理，生成数据报表或曲线图等方式，便于用户进行数据分析，减少了人工标定工作量，有利于提高工作效率和减少人为误差，提升用户体验。

Optical fiber grating data demodulation system

The utility model relates to the technical field of optical fiber grating sensing, in particular to a fiber grating data demodulation system. The optical fiber grating demodulation system, which is characterized in that, including the optical fiber grating demodulator 1, photoelectric signal acquisition and conversion for the wavelength of fiber grating demodulation data; Data Analyzer 2, according to the actual physical quantity of the wavelength data obtained corresponding position sensor. Optical fiber grating demodulation system of the utility model disclosed, can not only get the wavelength data, but also through the position and the actual physical quantity and arrangement of the corresponding sensor, automatic call algorithm or the corresponding data processing, data report or graph mode, user data analysis, reduces manual calibration the workload, and help to improve work efficiency and reduce human error, improve the user experience.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光纤光栅传感
，具体而言，披露了一种光纤光栅数据解调系统。
技术介绍
光纤光栅传感器作为光纤无缘器件，具有感测和传输双重功能，测量过程中不受光源起伏、光纤弯曲等因素的干扰，信号传输过程中不受电磁干扰，测量稳定性好等特点，现已被广泛应用于电力、矿业、石化、建筑、桥梁、航空航天等领域。光纤光栅传感器的工作原理是：光纤光栅的反射或投射谱的中心波长在受到外界物理量(温度、应变、压力等)作用时会发生变化，且波长的变化量与外界物理量有确定的关系，因此数据解调是光纤光栅传感系统应用的核心技术之一。目前，光纤光栅解调技术常用的方法有：可协调F-P滤波器法、衍射光栅分光、光纤M-Z干涉法、CCD阵列探测法等。现有的光纤光栅数据解调系统，只能得到波长数据，不能与传感器排布的位置及实际物理量相对应，用户拿到数据后需进行大量人工标定操作，操作繁琐，效率低，存在人为误差，用户体验较差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出了一种光纤光栅数据解调系统，其特征在于，包括光纤光栅解调仪1，用于光电信号的采集和转换，得到波长数据；光纤光栅数据解调分析仪2，根据所述波长数据运算得出对应传感器位置处的实际物理量。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述光纤光栅解调仪1包括宽带光源11、光路系统、电路系统和FBG光纤光耦传感器18。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述光路系统包括F-P滤波器14、隔离器12和耦合器13。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述电路系统包括F-P滤波器驱动扫描电路15、光电转换放大电路16和ARM处理器17。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述光纤光栅数据解调分析仪2包括数据采集模块21、数据解调分析模块22、数据存储模块23和数据显示模块24。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述数据采集模块21通过串口RS232/485与光纤光栅数据解调仪1通讯，获取采集到的各个通道传感器的波长数据。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述数据解调分析模块22解调分析各通道波长数据，光谱数据以及定制的物理量。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述数据存储模块23将各个传感器的通道、位置、波长、实际物理量存入数据库中。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述数据显示模块24将各通道波长、光谱数据以及定制的物理量通过数据、曲线、报表的形式呈现给用户。优选的，在所述光纤光栅数据解调系统中，所述物理量包括温度、应变或位移。本技术所披露的光纤光栅数据解调系统与现有技术相比，技术优势在于：(1)本光纤光栅数据解调系统适用范围广泛并且灵活，例如可适用于温度、应变、压力、位移等多种类型的光纤光栅传感器，针对不同传感器的计算公式，实现高次多项式公式的编辑及运算；(2)本光纤光栅数据解调系统可解调出各个传感器的实际物理量，并与安装位置相对应；(3)本光纤光栅数据解调系统波长分辨率和重复性高，运行稳定可靠、采集速度快、安装维护简单。附图说明图1为本技术实施例中的光纤光栅数据解调系统的示意性结构框图，其中：光纤光栅解调仪-1、宽带光源-11、隔离器-12、耦合器-13、FP滤波器-14、FP滤波器扫描驱动电路-15、光电转换放大电路-16、ARM处理器-17、FBG光纤光耦传感器-18；光纤光栅数据解调分析仪-2、数据采集模块-21、数据解调分析模块-22、数据存储模块-23、数据显示模块-24。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术所述的光纤光栅数据解调系统做进一步详细说明，但是本技术的保护范围并不限于此。图1为本技术实施例中的光纤光栅数据解调系统的示意性结构框图。如图1中所示，本实施例中的光纤光栅数据解调系统主要包括光纤光栅解调仪1和光纤光栅数据解调分析仪2两部分。所述光纤光栅解调仪1用于光电信号的采集和转换，得到波长数据；所述光纤光栅数据解调分析仪2用于根据波长数据运算得出对应传感器位置处的实际物理量。所述光纤光栅解调仪1包括宽带光源11、光路系统、电路系统和FBG光纤光耦传感器18。所述光路系统包括F-P滤波器14、隔离器12和耦合器13。所述电路系统包括F-P滤波器驱动扫描电路15、光电转换放大电路16、ARM处理器17。所述光纤光栅数据解调分析仪2包括数据采集模块21、数据解调分析模块22、数据存储模块23和数据显示模块24。上述光纤光栅数据解调系统的具体工作原理如下：宽带光源11发出的光经过隔离器12进入耦合器13，进而射入FBG光纤光耦传感器18，在外界物理变化的作用下，FBG光纤光耦传感器18的反射信号发生偏移，反射信号经过耦合器13进入F-P滤波器14，F-P滤波器14在驱动电压的作用下对反射回来的FBG光纤光耦传感器18的光波信号进行腔长扫描。当FBG光纤光耦传感器18反射波的波长和F-P滤波器14的透射波长一致时，光电转换放大电路16即可探测到最大光强，并将探测到的微弱的光信号转换放大为电信号，通过A/D采集进入ARM处理器17，ARM处理器17通过寻峰算法提取出与最大峰值相对应的F-P滤波器驱动电压，由于驱动电压与透射波长近似线性相关即可得到反射波长。ARM处理器17将得到的波长值通过RS232/485传给光纤光栅数据解调分析仪2。光纤光栅数据解调分析仪2通过数据采集模块21实现与ARM处理器17通讯，得到光纤光栅解调仪1上输的各个通道的FBG光纤光耦传感器18波长数据，数据解调分析模块22调用各个安装位置对应的FBG传感器的算法、类型、修正传感器、修正传感器类型、特征波长、校正系数等，求出对应安装位置传感器的实际物理量，数据显示模块24将各通道波长、光谱数据以及定制的物理量(例如，温度、应变、位移等)通过数据、曲线与报表的形式呈现给用户，同时数据存储模块23把实时数据(例如，传感器的通道、位置、波长、实际物理量等)存入数据库，方便用户提取历史数据进行相关数据的统计分析。综上所述，通过本实施例中的光纤光栅数据解调系统，不仅能够得到波长数据，还可通过与传感器排布的位置及实际物理量相对应，自动调用相应的算法或数据进行运算处理，生成数据报表或曲线图等方式，便于用户进行数据分析，减少了人工标定工作量，有利于提高工作效率和减少人为误差，提升用户体验。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本技术的原理而采用的示例性实施方式，然而本技术并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本技术的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅数据解调系统，其特征在于，包括光纤光栅解调仪(1)，用于光电信号的采集和转换，得到波长数据；光纤光栅数据解调分析仪(2)，根据所述波长数据运算得出对应传感器位置处的实际物理量；所述光纤光栅解调仪(1)包括宽带光源(11)、光路系统、电路系统和FBG光纤光耦传感器(18)；所述光路系统包括F‑P滤波器(14)、隔离器(12)和耦合器(13)；所述电路系统包括F‑P滤波器驱动扫描电路(15)、光电转换放大电路(16)和ARM处理器(17)；所述光纤光栅数据解调分析仪(2)包括数据采集模块(21)、数据解调分析模块(22)、数据存储模块(23)和数据显示模块(24)；所述数据采集模块(21)通过串口RS232/485与光纤光栅数据解调仪(1)通讯，获取采集到的各个通道传感器的波长数据；所述数据解调分析模块(22)解调分析各通道波长数据，光谱数据以及定制的物理量；所述数据存储模块(23)将各个传感器的通道、位置、波长、实际物理量存入数据库中；所述数据显示模块(24)将各通道波长、光谱数据以及定制的物理量通过数据、曲线、报表的形式呈现给用户；所述物理量包括温度、应变或位移。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅数据解调系统，其特征在于，包括光纤光栅解调仪(1)，用于光电信号的采集和转换，得到波长数据；光纤光栅数据解调分析仪(2)，根据所述波长数据运算得出对应传感器位置处的实际物理量；所述光纤光栅解调仪(1)包括宽带光源(11)、光路系统、电路系统和FBG光纤光耦传感器(18)；所述光路系统包括F-P滤波器(14)、隔离器(12)和耦合器(13)；所述电路系统包括F-P滤波器驱动扫描电路(15)、光电转换放大电路(16)和ARM处理器(17)；所述光纤光栅数据解调分析仪(2)包括数据采...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨莹，贾磊，周晓旭，白磊，邵利君，张佳鹏，郭晓澎，刘志英，曹桂芳，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，山西省交通建设工程质量检测中心有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14