一种光传感系统及方法技术方案

本申请公开了一种光传感系统及方法，包括测量模块、探测模块及处理模块；其中，探测模块包括依次连接的耦合器、第一光源器、光放大器、滤波器及光电探测器；测量模块用于对待测物理量进行测量，并根据测量情况输出传感光信号；耦合器与测量模块连接；第一光源器用于发射预设波长的探测光信号；光放大器用于通过耦合器接收传感光信号及探测光信号，并对传感光信号及探测光信号进行放大处理；滤波器用于将放大后的传感光信号滤除，并输出放大后的探测光信号；光电探测器用于将放大后的探测光信号转变为电信号；处理模块与光电探测器连接，用于根据电信号的值的变化情况，确定待物理量的测量值。本申请提升了对待测物理量的测量精度。本申请提升了对待测物理量的测量精度。本申请提升了对待测物理量的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种光传感系统及方法


[0001]本申请涉及光传感
，具体而言，涉及一种光传感系统及方法。

技术介绍

[0002]光传感系统测量待测物理量的原理为：外界物理量对光传感器进行调制处理，使光传感器所反射光信号的特性参数变化(例如：特性参数可以为波长、光强及功率等)。之后通过解调模块解调出光传感器所反射光信号的特性参数的变化，从而基于上述特性参数的变化确定待测物理量的测量值。
[0003]其中，在波长调制型光传感系统中，外界物理量在对光传感器进行调制处理后，会使光传感器所反射光信号的中心波长变化。因此，为便于获得待测物理量的测量值，解调模块必须精准解调出光传感器所反射光信号的中心波长的微小变化。现有技术中，常用的解调方式为，先通过可调滤波器将光传感器所反射光信号的中心波长的变化，转变为光信号的强度变化。之后通过光电探测器将光信号的强度变化转变为电信号的变化，并最终实现通过上述电信号的变化，确定光传感器所反射光信号的中心波长的变化。示例性的，电信号可以为电流信号。
[0004]然而，上述方式中，为保证解调精度，需保证光电探测器对于不同波长的光信号的响应度是一致的，即如公式(1)所示，需保证不同波长的光信号在入射至光电探测器中时，入射光强与输出电流的比值为一个定值。
[0005]R(λ)＝I(λ)/P(λ) (1)
[0006]其中，P(λ)为波长λ时的入射光强，I(λ)为光电探测器在入射光强作用P(λ)下的电流大小。
[0007]但是，由于在制备过程中引入的不可控缺陷，以及，半导体材料在不同波长下吸收系数的差异，会导致实际应用中光电探测器在不同波长下存在响应度差异，即相同强度不同波长的光信号入射至光电探测器后，会产生不同大小的电流。此种情况极大地降低了解调模块的解调精度，严重影响了光传感系统的测量精度。

技术实现思路

[0008]本申请的目的在于提供一种光传感系统及方法，提升了对待测物理量的测量精度。
[0009]本申请的实施例是这样实现的：
[0010]一方面，本申请提供一种光传感系统，包括测量模块、探测模块及处理模块；其中，探测模块包括耦合器、第一光源器、光放大器、滤波器及光电探测器；测量模块用于对待测物理量进行测量，并根据测量情况输出传感光信号；耦合器与测量模块连接；第一光源器与耦合器连接，用于发射预设波长的探测光信号；光放大器与耦合器连接，用于通过耦合器接收传感光信号及探测光信号，并对传感光信号及探测光信号进行放大处理；滤波器与光放大器连接，用于将放大后的传感光信号滤除，并输出放大后的探测光信号；光电探测器与滤
波器连接，用于将放大后的探测光信号转变为电信号；处理模块与光电探测器连接，用于接收电信号，并根据电信号的值的变化情况，确定待物理量的测量值。
[0011]于一实施例中，测量模块包括第二光源器、解调器、环形器及传感单元；其中，第二光源器用于发射光源信号；解调器与第二光源器连接；环形器与解调器及耦合器连接；传感单元与环形器连接，用于通过环形器接收光源信号，基于光源信号对待测物理量进行测量，并根据测量情况输出传感光信号。
[0012]于一实施例中，所述传感单元包括一个光纤光栅传感器，光纤光栅传感器与环形器连接。
[0013]于一实施例中，传感单元为一个光传感阵列，传感单元包括多个顺次连接的光传感器；其中，耦合器具有第一输入端、第二输入端及输出端；环形器具有第一端口、第二端口及第三端口，且第二端口与第一端口及第三端口连接；第二光源器的输出端与解调器的输入端连接；第一端口与解调器的输出端连接，第二端口与光传感器阵列中第一个光传感器连接；第一输入端与第三端口连接，第二输入端与第一光源器的输出端连接；耦合器的输出端与光放大器的输入端连接；光放大器的输出端与滤波器的输入端连接；滤波器的输出端与光电探测器的输出端连接；光电探测器的输出端与处理模块的输入端连接。
[0014]于一实施例中，传感单元为一光传感阵列，包括多个顺次连接的光传感器；光传感系统还包括驱动电路；其中，驱动电路与解调器连接，用于向解调器输出驱动电压，使解调器在传感单元的反射波长的范围内来回扫描，从而改变传感光信号的光强值；其中，传感光信号由光传感阵列中任一光传感器输出；光放大器还用于在传感光信号的光强值达到最大时，减小对探测光信号的放大倍数，从而使电信号的值达到最小；其中，当解调器的透射波长与传感光信号的波长重合时，传感光信号的光强值达到最大；处理模块还用于在电信号的值达到最小时，基于驱动电路输出的驱动电压值，确定待测物理量的测量值。
[0015]于一实施例中，处理模块包括数据采集单元及数据处理单元；其中，数据采集单元与光电探测器连接；数据处理单元与数据采集单元连接，用于通过数据采集单元接收电信号，并根据电信号的值的变化情况，确定待测物理量的测量值。
[0016]于一实施例中，光放大器为半导体光放大器，或者，掺铒光纤放大器。
[0017]于一实施例中，解调器为法布里珀罗可调谐滤波器，或者，可调谐光纤光栅滤波器；滤波器为带通滤波器。
[0018]另一方面，本申请提供一种光传感方法，包括：
[0019]测量模块根据对待测物理量的测量情况输出传感光信号；
[0020]探测模块接收到传感光信号，以及，接收到第一光源器发射的预设波长的探测光信号后，光放大器对传感光信号及探测光信号进行放大处理；滤波器接收放大后的传感光信号及放大后的探测光信号，并将放大后的传感光信号滤除；光电探测器接收放大后的探测光信号，并将放大后的探测光信号转变为电信号；
[0021]处理模块接收到电信号后，根据电信号的值的变化情况，确定待测物理量的测量值。
[0022]于一实施例中，探测模块接收到传感光信号，以及，接收到第一光源器发射的预设波长的探测光信号后，光放大器对传感光信号及探测光信号进行放大处理，包括：
[0023]当光放大器检测到传感光信号的光强值达到最大时，减小对探测光信号的放大倍
数，从而使得光电探测器输出的电信号的值到达最小；其中，驱动电路向解调器输出驱动电压，使解调器在传感单元的反射波长范围内来回扫描，当扫描到解调器的透射波长与传感光信号的波长重合时，传感光信号的光强值达到最大；
[0024]处理模块接收电信号，并根据电信号的值的变化情况，确定待测物理量的测量值，包括：
[0025]当处理模块检测到电信号的值达到最小时，基于驱动电压的值，确定待测物理量的测量值。
[0026]本申请与现有技术相比的有益效果是：本申请中的光传感系统包括探测模块、测量模块及处理模块；测量模块用于对待测物理量进行测量，并根据测量情况输出传感光信号；探测模块与测量模块连接，用于接收传感光信号，以及，探测模块中第一光源器发射的预设波长的探测光信号，并用于同时对传感光信号及探测光信号进行放大处理，进一步的，还用于将经过放大后的探测光信号转换为电信号进行输出；处理模块与探测模块连接，用于接收电信号，并根据电信号的值的变化情况，确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光传感系统，其特征在于，包括：测量模块，用于对待测物理量进行测量，并根据测量情况输出传感光信号；探测模块，包括：耦合器，与所述测量模块连接；第一光源器，与所述耦合器连接，用于发射预设波长的探测光信号；光放大器，与所述耦合器连接，用于通过所述耦合器接收所述传感光信号及所述探测光信号，并对所述传感光信号及所述探测光信号进行放大处理；滤波器，与所述光放大器连接，用于将放大后的传感光信号滤除，并输出放大后的探测光信号；光电探测器，与所述滤波器连接，用于将放大后的探测光信号转变为电信号；处理模块，与所述光电探测器连接，用于接收所述电信号，并根据所述电信号的值的变化情况，确定所述待测物理量的测量值。2.根据权利要求1所述的光传感系统，其特征在于，所述测量模块包括：第二光源器，用于发射光源信号；解调器，与所述第二光源器连接；环形器，与所述解调器及所述耦合器连接；传感单元，与所述环形器连接，用于通过所述环形器接收所述光源信号，基于所述光源信号对待测物理量进行测量，并根据测量情况输出传感光信号。3.根据权利要求2所述的光传感系统，其特征在于，所述传感单元包括一个光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器与所述环形器连接。4.根据权利要求2所述的光传感系统，其特征在于，所述传感单元为一光传感器阵列，包括多个顺次连接的光传感器；所述耦合器具有第一输入端、第二输入端及输出端；所述环形器具有第一端口、第二端口及第三端口，且所述第二端口与所述第一端口及所述第三端口连接；所述第二光源器的输出端与所述解调器的输入端连接；所述第一端口与所述解调器的输出端连接，所述第二端口与所述光传感器阵列中第一个光传感器连接；所述第一输入端与所述第三端口连接，所述第二输入端与所述第一光源器的输出端连接；所述耦合器的输出端与所述光放大器的输入端连接；所述光放大器的输出端与所述滤波器的输入端连接；所述滤波器的输出端与所述光电探测器的输出端连接；所述光电探测器的输出端与所述处理模块的输入端连接。5.根据权利要求2所述的光传感系统，其特征在于，所述传感单元为一光传感器阵列，包括多个顺次连接的光传感器；所述光传感系统还包括：驱动电路，与所述解调器连接，用于向所述解调器输出驱动电压，使所述解调器在所述传感单元的反射波长范围内来回扫描，从而改变所述传感光信号的光强值；其中，所述传感光信号由所述光传感器阵列中任一光传感器输出；所述光放大器还用于在所述传感光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓海，姜天昊，
申请(专利权)人：欧梯恩智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：