基于分布式反馈激光器阵列的准分布式物理量测量方法、装置及系统制造方法及图纸

本申请公开了基于分布式反馈激光器阵列的准分布式物理量测量方法，本发明专利技术将分布式反馈阵列激光器应用于基于直接强度探测的准分布式物理量测量装置中，通过对分布式反馈阵列激光器各个激光二极管在不同温度下施加电流调制实现了各个波段的波长调谐，同时利用激光器绝对波长监测单元提供的绝对波长信息作为依据确定各个段激光输出拼接位置进而实现整个波段大范围无跳模连续的激光输出，提高了准分布式测量方法和装置的空间分辨力和测量量程。本申请还公开了对应该方法的装置及系统。

【技术实现步骤摘要】
基于分布式反馈激光器阵列的准分布式物理量测量方法、装置及系统
本专利技术属于光纤传感
，尤其涉及一种高精度准分布式物理量测量方法、装置及系统。
技术介绍
光纤光栅阵列是在一根光纤上逐个位置刻写光纤光栅的光纤传感器，各个光纤光栅通常具有较强的反射率，且中心波长各不相同。由于传感器上的光纤光栅分布于空间离散位置上，故具有该形式的光纤光栅阵列是准分布式光纤传感器。传感器在使用时一般位于被测对象处，可以感测被测对象不同位置的温度或者应变等物理量。物理量的变化会导致光栅的中心波长发生偏移。用于传感的光纤光栅阵列解调方法有很多种，包括FP滤波器法，可调谐光源法，宽带光源波分复用法等([1]王庆华，基于FBG传感信号解调技术的研究，2006，燕山大学.[2]代勇波，光纤光栅传感特性与多点复用技术研究，2012，哈尔滨工业大学)。各种方法的目的都是在得到光纤光栅阵列上不同位置光栅的中心波长的偏移量，进而获取被测物理量信息。基于直接强度探测的光纤光栅阵列物理量测量方法与装置中使用窄线宽可调谐激光器作为系统光源，要求被测光纤光栅阵列上各个光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分布式反馈激光器阵列的准分布式物理量测量方法，用于通过耦合于待测对象的光纤光栅阵列传感器测量所述待测对象的物理量变化，其特征在于：该方法包括以下步骤：/n对分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管进行工作温度调谐及驱动电流调谐以提供调谐激光输出，其中所述调谐激光输出包括响应每个所述选定的激光二极管的激光输出波段，其中波长相邻的所述激光输出波段有重叠区域；/n提供包含响应所述调谐激光输出的且包含所述调谐激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号；/n提供包括所述光纤光栅阵列传感器对所述调谐激光输出的响应光的光强的直接光强探测信号；/n在包括所述物理量变化的测量态下，以固定的时钟同步地采集...

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式反馈激光器阵列的准分布式物理量测量方法，用于通过耦合于待测对象的光纤光栅阵列传感器测量所述待测对象的物理量变化，其特征在于：该方法包括以下步骤：
对分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管进行工作温度调谐及驱动电流调谐以提供调谐激光输出，其中所述调谐激光输出包括响应每个所述选定的激光二极管的激光输出波段，其中波长相邻的所述激光输出波段有重叠区域；
提供包含响应所述调谐激光输出的且包含所述调谐激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号；
提供包括所述光纤光栅阵列传感器对所述调谐激光输出的响应光的光强的直接光强探测信号；
在包括所述物理量变化的测量态下，以固定的时钟同步地采集所述绝对波长监测信号；以及直接光强探测信号，以得到测量态绝对波长监测信号，以及测量态直接光强探测信号；
根据所述测量态绝对波长监测信号中包含的绝对波长信息获得每个所述波段与其它所述波段的光谱的重叠位置，并依据所述位置确定所述测量态直接光强探测信号的拼接位置，其中，所述拼接位置均是所述激光二极管序号、所述温度以及所述调谐电流的函数；
基于所述测量态直接光强探测信号的信号拼接位置对各个波段的测量态直接光强探测信号依次进行拼接，得到拼接后测量态直接光强探测信号；以及
根据所述拼接后测量态直接光强探测信号求取所述测量态下所述光纤光栅阵列光谱中不同光纤光栅的中心峰值所在位置，以及根据所述峰值所在位置相对于所述光纤光栅阵列在不包括所述物理量变化的参考态下的中心峰值位置的变化得到所述光纤光栅阵列各个光纤光栅上的所述物理量变化。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
还提供包括用于对所述调谐激光输出的非线性的相对波长监测信号；
在所述同步地采集所述绝对波长监测信号以及直接光强探测信号，以得到测量态绝对波长监测信号以及测量态直接光强探测信号的步骤中同步地采集所述相对波长监测信号以得到测量态相对波长监测信号；
基于所述测量态相对波长监测信号的拼接位置对各个波段的测量态相对波长监测信号依次进行拼接，得到拼接后测量态相对波长监测信号；
用所述拼接后测量态相对波长监测信号对所述拼接后测量态直接光强探测信号进行非线性校正，得到最终测量态直接光强探测信号；以及
根据所述最终测量态直接光强探测信号求取所述测量态下所述光纤光栅阵列光谱中不同光纤光栅的中心峰值所在位置，以及根据所述峰值所在位置相对于所述光纤光栅阵列在不包括所述物理量变化的参考态下的中心峰值位置的变化得到所述光纤光栅阵列各个光纤光栅上的所述物理量变化。


3.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：
所述参考态下的中心峰值位置为预先存储或通过以下方式获得：
在不包括所述物理量变化的参考态下，同步地采集包括所述调谐激光输出的绝对波长的参考态绝对波长监测信号以及包括所述光纤光栅阵列传感器对所述调谐激光输出的光的光强的参考态直接光强探测信号；
根据所述参考态绝对波长监测信号中包含绝对波长获得相邻所述波段的光谱部分重叠的位置，并依据该位置确定所述参考态直接光强探测信号的信号拼接位置，其中，所述信号拼接位置是所述激光二极管序号、所述温度以及所述调谐电流的函数；
对各个波段的参考态直接光强探测信号依次进行拼接，得到拼接后参考态直接光强探测信号；
根据所述拼接后参考态直接光强探测信号求取所述参考态下所述光纤光栅阵列光谱中不同光纤光栅的中心峰值所在位置。


4.根据上述权利要求3所述的方法，其特征在于：还包括
在所述同步地采集所述绝对波长监测信号以及直接光强探测信号，以得到参考态绝对波长监测信号，以及参考态直接光强探测信号的步骤中同时同步地采集所述相对波长监测信号以得到参考态相对波长监测信号；
基于所述参考态相对波长监测信号的拼接位置对各个波段的参考态相对波长监测信号依次进行拼接，得到拼接后参考态相对波长监测信号；
用所述拼接后参考态相对波长监测信号对所述拼接后参考态直接光强探测信号进行非线性校正，得到最终参考态直接光强探测信号；以及
根据所述最终参考态直接光强探测信号求取所述参考态下所述光纤光栅阵列光谱中不同光纤光栅的中心峰值所在位置，以及根据所述峰值所在位置相对于所述光纤光栅阵列在不包括所述物理量变化的参考态下的中心峰值位置的变化得到所述光纤光栅阵列各个光纤光栅上的所述物理量变化。


5.一种基于分布式反馈激光器阵列的准分布式物理量测量装置，用于通过耦合于待测对象的光纤光栅阵列传感器测量所述待测对象的物理...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔继文，赵士元，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23