【技术实现步骤摘要】
防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调系统及解调方法
本专利技术属于光纤光栅的波长解调技术，具体涉及一种防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调系统及解调方法。
技术介绍
光纤光栅(fiberBragggrating，FBG)通过将应变、温度等信息转化为其反射波长偏移量来实现对物理量的传感测量。因此，在以FBG为传感单元的测量系统中，波长解调是核心环节。目前，在商品化的波长解调仪中，广泛采用的是基于波长扫描的波长解调方法。这种方法的一个突出优点是便于实现大容量、分布式FBG的波长解调。然而在进行高速波长解调时，基于这种方法的测量系统成本将变得非常高。与之相比，基于边缘滤波的波长解调方法从原理上可以更经济得实现高速波长解调。边缘滤波型FBG波长解调系统的原理可以简述如下：宽带光源发出的光依次经过光滤波器和FBG后，FBG的反射光强与其反射波长偏移量具有对应关系，因此通过检测FBG的反射光强值(利用光电转换装置)便可以实现FBG的波长解调。近几年，研究人员在该领域的研究重点在固定型光滤波器的开发使用上，常见的固定型光滤波器主要有：FBG，长周期光纤光栅，啁啾光纤光栅，阵列波...
【技术保护点】
1.防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调系统，其特征在于：包括比例电路(11)和求和电路(12)，所述比例电路(11)和求和电路(12)连接在数据采集卡(9)和可调谐F‑P滤波器(3)之间，其中：数据采集卡(9)共设置有两路模拟输出电压，其中一路模拟输出电压经过比例电路(11)后输入求和电路(12)，另一路模拟输出电压直接输入求和运算电路(12)，所述求和运算电路(12)的输出端输出驱动信号至可调谐F‑P滤波器(3)进行驱动。
【技术特征摘要】
1.防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调系统，其特征在于：包括比例电路(11)和求和电路(12)，所述比例电路(11)和求和电路(12)连接在数据采集卡(9)和可调谐F-P滤波器(3)之间，其中：数据采集卡(9)共设置有两路模拟输出电压，其中一路模拟输出电压经过比例电路(11)后输入求和电路(12)，另一路模拟输出电压直接输入求和运算电路(12)，所述求和运算电路(12)的输出端输出驱动信号至可调谐F-P滤波器(3)进行驱动。2.根据权利要求1所述的防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调系统，其特征在于：还包括宽带光源(1)以及依次设置在所述宽带光源(1)输出端的光隔离器(2)、可调谐F-P滤波器(3)和光耦合器(4)；所述宽带光源(1)发出的光依次经过光隔离器(2)、可调谐F-P滤波器(3)和光耦合器(4)后分成两路，其中一路通过F-P标准具(7)，此条通道定义为反馈通道，另一路经过环形器(5)后被光纤光栅(6)反射，此条通道定义为测量通道；所述F-P标准具(7)的透射光和光纤光栅(6)的反射光经过光电转换和信号调理电路(8)后，两路电压信号被数据采集卡(9)采集并送入上位机(10)；所述上位机(10)用于监测反馈通道和测量通道的电压值，并控制数据采集卡(9)的模拟输出电压值。3.根据权利要求1所述的防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调系统，其特征在于：其中比例电路(11)的比例系数绝对值为真分数。4.防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、确定波长解调灵敏度和控制特征值步骤1.1，采用三角波电压驱动可调谐F-P滤波器，使波长扫描范围涵盖FBG的带宽范围；任选三角波电压的一个周期，在该周期电压上升的过程中，获得反馈通道和测量通道的电压随采样点的变化曲线，选取测量通道电压波峰上的一段线性区间，利用该区间两个端点坐标以及测量通道电压波峰左右两侧的两个反馈通道电压波峰对应的采样点和F-P标准具的透射波长值计算波长解调灵敏度；步骤1.2，利用步骤1.1中获取的反馈通道和测量通道的电压曲线，确定测量通道线性区间中点对应的反馈通道电压值和反馈通道电压波峰边缘的位置；步骤1.3，可调谐F-P滤波器的驱动电压从0V开始逐渐增加，并设定规则使程序能够识别在驱动电压上升过程中反馈通道出现的波峰边缘数量。5.根据权利要求4所述的防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤2，当进行单FBG波长解调时，步骤如下：步骤2.1，从0V开始逐步增加可调谐F-P滤波器的驱动电压，在电压上升过程中，监测反馈通道和测量通道的电压值，按照步骤1.3中设定的规则，计数反馈通道电压波峰边缘出现的数量；步骤2.2，当波峰边缘数与FBG对应的波峰边缘编号相等时，控制驱动电压，将实际反馈通道的电压值控制在FBG对应的控制基准电压上；当控制结果稳定后，利用步骤1.1计算出的波长解调灵敏度开展FBG波长解调工作。6.根据权利要求4所述的防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤3，当进行FBG阵列波长解调时，步骤如下：步骤3.1，从0V开始逐步增加可调谐F-P滤波器的驱动电压，在驱动电压上升过程中，监测反馈通道和测量通道的电压值，按照步骤1.3中设定的规则，计数反馈通道电压波峰边缘出现的数量；步骤3.2，当反馈通道电压波峰边缘数与第一个FBG对应的波峰边缘编号相等时，停止波峰边缘计数，控制驱动电压，将实际反馈通道的电压值控制在第一个FBG的控制基准电压值上；当控制结果稳定后，即可利用步骤1.1计算出的波长解调灵敏度开展第一个FBG波长解调工作；步骤3.3，当进行后续FBG波长解调时，停止控制，并继续增加可调谐F-P滤波器的驱动电压，且继续波峰边缘计数，利用后续FBG对应的控制基准电压值和反馈通道波峰边缘编号，按照步骤3.2中的方法进行蠕变控制，并在控制结果稳定后可进行对应FBG的波长解调；步骤3.4，当完成所有FBG波长解调后，将可调谐F-P滤波器的驱动电压设为0V，并重复上述步骤3。7.根据权利要求4所述的防止压电执行器蠕变的光纤光栅波长解调方法，其特征在于，所述步骤1.1具体步骤如下：(1)测量F-P标准具在宽带光源波长范围内的所有透射波长值；(2)数据采集卡的AO0通道输出电压设为0V，AO1通道输出三角波电压，要求三角波电压的波谷值为0V，并且在该三角波驱动电压下的波长扫描范围涵盖FBG的带宽范围，在一次完整的驱动电压上升过程中，获取反馈通道和测量通道的电压随采样点的变化曲线；(3)取测量通道电压波峰上坡或下坡的一段线性区间，设该线性区间左端点坐标为(nFBGL,UFBGL)，右端点的坐标为(nFBGR,UFBGR)；设与测量通道电压波峰相邻的左右两个反馈通道电压波峰所对应的采样点分别为nFPIL、nFPIR，所对应的F-P标准具透射波长分别为λFPIL、λFPIR；则将FBG的波长解调灵敏度表示为：步骤1.2具体步骤如下：(1)针对步骤1.1中获取的反馈通道和测量通道的电压随采样点的变化曲线，选定反馈通道的电压阈值UFPIth，要求除边界的几个波峰外，其他所有反馈通道的电压波峰电压值均大于该阈值；(2)选定测量通道的电压阈值UFBGth，要求该阈...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小栋，牛杭，邸发贵，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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