一种光纤光栅解调仪的标定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种光纤光栅解调仪的标定方法及系统，采用一个梳状滤波器作为被测的传感器，测试其解调的波长，然后用这个波长与精度为0.3pm的波长计测得数据去作对比，最后得到解调仪器的精度。本发明专利技术能够实现光纤光栅解调仪器的高精度校准功能，操作简单，易实现，既提升了波长校准的稳定性，又提高了校准的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅解调仪的标定方法及系统
本专利技术涉及光纤传感领域，特别是涉及一种光纤光栅解调仪的标定方法及系统。
技术介绍
光纤传感技术的研究始于20世纪70年代，与传统电学传感器相比，光纤传感器具有结构简单、灵敏度高、不受电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、体积小、成本低等许多优点，已在国防、石油管线、电力等领域得到了广泛的应用。光纤光栅解调技术是对被监测的信号进行分析和数据处理，得到外界各种参量的变化情况，从而达到对信号测量的目的。所以，一个高精度、高可靠性的解调系统对光纤光栅传感系统具有十分重要的意义。光纤光栅解调仪可以从波长编码的传感信号中解调光纤光栅传感器检测到的传感信息，然后将其转换成电信号进行显示和计算。因此，传感器的测量能力的精确程度主要取决于光纤光栅解调仪的性能。目前，光纤布拉格光栅解调仪的标定和校准还没有统一的标准方法。常用的方法之一是使用标准光纤光栅来标定和校准，该方法简单可行，但光纤光栅对外界温度等环境变化非常敏感，中心波长难以保持稳定，环境适应性差；另一种常用方法是标准气体盒，该方法精度高，稳定性好，但具有成本高，使用复杂的缺点，难以满足复杂的应用条件下解调仪的标定和校准要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光纤光栅解调仪的标定方法及系统，能够实现光纤光栅解调仪器的高精度校准功能，操作简单，易实现，既提升了波长校准的稳定性，又提高了校准的准确性。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种光纤光栅解调仪的标定方法，采用光纤光栅解调仪对第一梳状滤波器进行波长测量，采用波长计对所述第一梳状滤波器进行波长测量，所述标定方法包括：获取所述光纤光栅解调仪测量的所述第一梳状滤波器的第一波长数据；获取所述波长计测量的所述第一梳状滤波器的第二波长数据；解调所述第一波长数据得到第一波长集合；解调所述第二波长数据得到第二波长集合；对所述第一波长集合的数据进行拟合，得到第一斜率；对所述第二波长集合的数据进行拟合，得到第二斜率；判断所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值，得到第一判断结果；当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值时，确定所述波长计的精度为所述光纤光栅解调仪的精度；当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值大于或等于设定阈值时，将所述第一波长集合和所述第二波长集合中的对应波长做差值运算，得到最大差值；对所述波长计的精度和所述最大差值求和，得到所述光纤光栅解调仪的精度。可选的，所述波长计的精度为0.3pm。可选的，所述光纤光栅解调仪包括：激光器、第一光隔离器、波分复用器、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器、第二梳状滤波器、第二光隔离器和第二耦合器；所述激光器经过所述第一光隔离器进入环形光路，所述环形光路包括依次顺次连接的波分复用器、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器以及第二光隔离器，其中，所述第二光隔离器的输出端与所述波分复用器的输入端连接；所述第一耦合器的另一输出端接第二耦合器，所述第二耦合器将光路分为两路，一路接所述第二梳状滤波器，另一路接所述第一梳状滤波器。可选的，上位机通过采集卡输出三角波至放大电路，经放大后的三角波输入F-P滤波器作为其扫描电压。可选的，采用全区间解调方式对所述第一波长数据进行解调，得到第一波长集合。一种光纤光栅解调仪的标定系统，采用光纤光栅解调仪对第一梳状滤波器进行波长测量，采用波长计对所述第一梳状滤波器进行波长测量，所述标定系统包括：第一波长数据获取模块，用于获取所述光纤光栅解调仪测量的所述梳状滤波器的第一波长数据；第二波长数据获取模块，用于获取所述波长计测量的所述梳状滤波器的第二波长数据；第一解调模块，用于解调所述第一波长数据得到第一波长集合；第二解调模块，用于解调所述第二波长数据得到第二波长集合；第一拟合模块，用于对所述第一波长集合的数据进行拟合，得到第一斜率；第二拟合模块，用于对所述第二波长集合的数据进行拟合，得到第二斜率；第一结果判断模块，用于判断所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值，得到第一判断结果；第一确定模块，用于当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值时，确定所述波长计的精度为所述光纤光栅解调仪的精度；差值运算模块，用于当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值大于或等于设定阈值时，将所述第一波长集合和所述第二波长集合中的对应波长做差值运算，得到最大差值；求和模块，用于对所述波长计的精度和所述最大差值求和，得到所述光纤光栅解调仪的精度。可选的，所述波长计的精度为0.3pm。可选的，所述光纤光栅解调仪包括：激光器、第一光隔离器、波分复用器、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器、第二梳状滤波器、第二光隔离器和第二耦合器；所述激光器输出经过所述第一光隔离器进入环形光路，所述环形光路包括依次顺次连接的波分复用器、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器以及第二光隔离器，其中，所述第二光隔离器的输出端与所述波分复用器的输入端连接；所述第一耦合器的另一输出端接第二耦合器，所述第二耦合器将光路分为两路，一路接所述第二梳状滤波器，另一路接所述第一梳状滤波器。可选的，上位机通过采集卡输出三角波至放大电路，经放大后的三角波输入F-P滤波器作为其扫描电压。可选的，采用全区间解调方式对所述第一波长数据进行解调，得到第一波长集合。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术针对波长扫描光纤光栅解调仪标定校准困难这一问题，提出采用梳状滤波器作为被测单元标定光纤光栅解调仪。与目前常用的光纤光栅解调仪的标定方法-标准气体盒对比，被测光谱范围宽、标定峰值多、成本低等；与标准光纤光栅方法对比，对环境变化不敏感，中心波长稳定等，能够实现光纤光栅解调仪器的高精度校准功能，操作简单，易实现，既提升了波长校准的稳定性，又提高了校准的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术光纤光栅解调仪的标定方法的流程图；图2为本专利技术光纤光栅解调仪的结构连接图；图3为F-P滤波器采用电压上升沿扫描对应的测点分布图；图4为F-P滤波器采用电压下降沿扫描对应的测点分布图；图5为F-P滤波器采用电压三角波扫描对应的测点分布图；图6为本专利技术光纤光栅解调仪的标定系统的结构连接图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术采用一个梳状滤波器作为被测的传感器，测试其解调的波长，然后用这个波长与精度为0.3pm的波长计测得数据去作对比，最后得到解调仪器的精度。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术采用光纤光栅解调仪对第一梳状滤波器进行波长测量，采用波长计对所述第一梳状滤波器进行波长测量，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤光栅解调仪的标定方法，其特征在于，采用光纤光栅解调仪对第一梳状滤波器进行波长测量，采用波长计对所述第一梳状滤波器进行波长测量，所述标定方法包括：获取所述光纤光栅解调仪测量的所述第一梳状滤波器的第一波长数据；获取所述波长计测量的所述第一梳状滤波器的第二波长数据；解调所述第一波长数据得到第一波长集合；解调所述第二波长数据得到第二波长集合；对所述第一波长集合的数据进行拟合，得到第一斜率；对所述第二波长集合的数据进行拟合，得到第二斜率；判断所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值，得到第一判断结果；当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值时，确定所述波长计的精度为所述光纤光栅解调仪的精度；当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值大于或等于设定阈值时，将所述第一波长集合和所述第二波长集合中的对应波长做差值运算，得到最大差值；对所述波长计的精度和所述最大差值求和，得到所述光纤光栅解调仪的精度。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅解调仪的标定方法，其特征在于，采用光纤光栅解调仪对第一梳状滤波器进行波长测量，采用波长计对所述第一梳状滤波器进行波长测量，所述标定方法包括：获取所述光纤光栅解调仪测量的所述第一梳状滤波器的第一波长数据；获取所述波长计测量的所述第一梳状滤波器的第二波长数据；解调所述第一波长数据得到第一波长集合；解调所述第二波长数据得到第二波长集合；对所述第一波长集合的数据进行拟合，得到第一斜率；对所述第二波长集合的数据进行拟合，得到第二斜率；判断所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值，得到第一判断结果；当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值小于设定阈值时，确定所述波长计的精度为所述光纤光栅解调仪的精度；当所述第一判断结果表示所述第一斜率与所述第二斜率的差值大于或等于设定阈值时，将所述第一波长集合和所述第二波长集合中的对应波长做差值运算，得到最大差值；对所述波长计的精度和所述最大差值求和，得到所述光纤光栅解调仪的精度。2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述波长计的精度为0.3pm。3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述光纤光栅解调仪包括：激光器、第一光隔离器、波分复用器、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器、第二梳状滤波器、第二光隔离器和第二耦合器；所述激光器经过所述第一光隔离器进入环形光路，所述环形光路包括依次顺次连接的波分复用器、掺铒光纤、第一耦合器、F-P滤波器以及第二光隔离器，其中，所述第二光隔离器的输出端与所述波分复用器的输入端连接；所述第一耦合器的另一输出端接第二耦合器，所述第二耦合器将光路分为两路，一路接所述第二梳状滤波器，另一路接所述第一梳状滤波器。4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，上位机通过采集卡输出三角波至放大电路，经放大后的三角波输入F-P滤波器作为其扫描电压。5.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，采用全区间解调方式对所述第一波长数据进行解调，得到第一波长集合。6.一种光纤光栅解调仪的标定系统，其特征在于，采用光纤光栅解调仪对第一梳状滤波器进行波长测量，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天瑜，周萌，穆争鸣，张晓彤，李振峰，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22