【技术实现步骤摘要】
一种环境稳定型光纤声波探测系统及方法
本专利技术涉及一种环境稳定型声光探测系统及方法,属于声波传感器领域。
技术介绍
光纤传感技术的发展越来越成熟,并且已经广泛应用于许多领域。光纤声波传感技术是光纤传感技术中的一个重要研究领域,与传统的电学式声波传感器相比,具有极高的探测灵敏度、抗电磁干扰、低成本、可工作于恶劣环境等优点受到极大关注。现今光纤声波传感器已广泛应用于工业生产、医疗诊断、自然灾害预警、地质勘探、军事等领域。由于这些领域中对声波探测的特殊环境需求,人们开始研究和关注高精度、高稳定性、低成本和小型化的光纤声波传感器。
技术实现思路
针对复杂环境下声波信号的探测需求,本专利技术公开的一种环境稳定型光纤声波探测系统及方法要解决的技术问题是:当光纤声传感器承受较大温度变化时,传感器的测量信号仍然保持在线性的工作区域,保证信号测量的稳定性。通过智能反馈控制模块保证输出信号在两个相邻波谷的线性工作区域内调谐,一旦遇到环境温度较大变化时,通过智能反馈控制模块,激光从当前的光谱锁定脉冲上升沿的线性工作处解锁,并重新锁定到新光谱脉冲的线性工作期望点,实现复杂环境下的声源信号检测。本专利技术能够将解锁/重锁过程的时间控制在1ms以内,且能够保证所探测的声源信号在无明显中断。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术公开的一种环境稳定型光纤声波探测系统,包括激光源、光环形器、光电探测器、伺服控制、光源控制器、微处理器、光纤声传感器。激光源采用半导体激光器,是分布反馈激光器,其 ...
【技术保护点】
1.一种环境稳定型光纤声波探测系统,其特征在于:包括激光源、光环形器、光电探测器、伺服控制、光源控制器、微处理器、光纤声传感器;/n激光源采用半导体激光器,是分布反馈激光器,其中心波长通过电流注入进行调制,实现在大于波导的FSR的波长范围内进行高速调谐;/n单模光纤用于传输入射光;/n所述光纤声传感器选用空芯光子晶体光纤,用于形成法布里-珀罗干涉腔,从而实现反谐振波导结构;反谐振波导的反射光谱在传输波导反射带宽内具有多个窄带脉冲谱线,所述窄带谱线在宽反射带宽内近似等距,为基于激光的强度解调声信号检测提供多个线性工作点;/n光纤声传感器用于复杂环境下的高灵敏度声信号检测;/n智能反馈控制模块通过伺服控制、光源控制器、微处理器实现,在激光二极管调谐范围内的中心波长进入到期望线性工作点时锁定;智能反馈控制模块用于自动执行解锁/重锁过程。/n
【技术特征摘要】
1.一种环境稳定型光纤声波探测系统,其特征在于:包括激光源、光环形器、光电探测器、伺服控制、光源控制器、微处理器、光纤声传感器;
激光源采用半导体激光器,是分布反馈激光器,其中心波长通过电流注入进行调制,实现在大于波导的FSR的波长范围内进行高速调谐;
单模光纤用于传输入射光;
所述光纤声传感器选用空芯光子晶体光纤,用于形成法布里-珀罗干涉腔,从而实现反谐振波导结构;反谐振波导的反射光谱在传输波导反射带宽内具有多个窄带脉冲谱线,所述窄带谱线在宽反射带宽内近似等距,为基于激光的强度解调声信号检测提供多个线性工作点;
光纤声传感器用于复杂环境下的高灵敏度声信号检测;
智能反馈控制模块通过伺服控制、光源控制器、微处理器实现,在激光二极管调谐范围内的中心波长进入到期望线性工作点时锁定;智能反馈控制模块用于自动执行解锁/重锁过程。
2.如权利要求1所述的一种环境稳定型光纤声波探测系统,其特征在于:激光源发射的激光通过光环形器被光纤声传感器反射后通过光耦合器分成两路,一路经过光电探测器将光信号转换为第一电信号,第一电信号依次传经过伺服控制器、光源控制器后进入微处理器;另一路被光电探测器采集换为第二电信号,通过示波器显示;第一电信号依次经过伺服控制器、光源控制器后进入微处理器;微处理器利用来自激光控制器的激光电流信息,调整锁定电压,并控制伺服控制器,当光纤声传感器的光谱上升沿移出激光调谐范围时,执行解锁/重锁过程,即微处理器调整锁定电压经由伺服控制器发送给光源控制器,以控制光源的波长,使得波长始终处于工作线性区域内,重锁过程的时间控制在预设时间以内。
3.如权利要求2所述的一种环境稳定型光纤声波探测系统,其特征在于:使得波长始终处于工作线性区域内,解锁/重锁过程的时间控制在1ms以内。
4.如权利要求2所述的一种环境稳定型光纤声波探测系统,其特征在于:所述法布里-珀罗干涉腔体内介质由双层介质组成。
5.一种环境稳定型光纤声波探测方法,基于如权利要求1、2、3或4所述的一种环境稳定型光纤声波探测系统实现,其特征在于:一旦反谐振波导信号的反射光谱由于环境温度变化或者振动原因,一个邻近的光谱窄带光谱脉冲移动到激光的调谐范围,并通过智能反馈控制模块,激光被快速调谐到该光谱脉冲线性工作区域,并锁定其光谱脉冲上升沿的线性工作区,从而在有环境干扰的情况下准确监测声源信号;一个反谐振波导原理的光纤声传感器反射光谱的FSR范围内,在激光波长调谐的范围内激光被锁定到一个用于光纤声传感器检测的光谱脉冲线性工作区域内。
背景环境因素引起的线性工作区变化向长波长光谱脉冲方向移动,随着激光波长调谐范围的上限,更短的波长的相邻光谱进入调谐范围,因...
【专利技术属性】
技术研发人员:高然,忻向军,叶建森,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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