一种光纤光栅波长解调方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光纤光栅波长解调方法及系统，其方法包括：获取光纤光栅传感网络的工作波长范围区间，并基于工作波长范围区间确定光源的波长扫描范围区间和多个扫描波长；基于波长扫描范围区间确定波长设定值，波长设定值位于波长扫描范围区间之外；获取光源出光信号通过时间，在光源出光信号通过时间内，将光源的波长设置为多个扫描波长，在光源出光信号通过时间外，将光源的波长设置为波长设定值，或关闭光源的输出；获取在多个扫描波长下光纤光栅传感网络中各光纤光栅的多个反射率，并基于多个反射率确定光纤光栅的波长。本发明专利技术将在光源出光信号通过时间外，光源的波长设置为波长设定值，或关闭光源的输出实现了消光比低敏感，提高了信噪比。提高了信噪比。提高了信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅波长解调方法及系统


[0001]本专利技术涉及光纤光栅传感领域，具体涉及一种光纤光栅波长解调方法及系统。

技术介绍

[0002]波长扫描方法的光纤布拉格光栅(简称光纤光栅)波长解调系统具有技术成熟度高、方案简单、易于实现等优势，被广泛应用于大容量光纤光栅传感网络的解调。在光纤光栅波长解调系统中，消光比对光纤光栅波长解调系统的信噪比影响较大，因此，常通过提高消光比来提高光纤光栅波长解调系统的信噪比，其中，消光比是指脉冲光信号的峰值功率与最小功率的比值，其反映了脉冲调制单元对光源的关断效果。消光比越高，关断时光源泄露的光信号越少。由于泄露的光信号持续注入传感网络并在光纤光栅之间多次反射混叠(尤其当光源波长在光纤光栅中心波长附近时)，解调单元采集到信号的信噪比受到不利影响，导致系统探测精度差、探测长度短等问题。
[0003]现有技术中提高消光比的方法是采用高性能脉冲调制器件、复杂的驱动电路设计、或者复杂的光路设计来提高脉冲光信号的消光比，从而降低消光比对光纤光栅波长解调系统信噪比的影响。然而采用高性能脉冲调制器件会提高系统成本，采用复杂的驱动电路设计或者复杂的光路设计会提高系统复杂度，并降低系统可靠性，均不利于光纤光栅传感技术的产业化应用、批量化推广。
[0004]因此，亟需提供一种光纤光栅波长解调方法及系统，降低消光比对光纤光栅波长解调系统的影响，并提高光纤光栅波长解调系统的信噪比。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种光纤光栅波长解调方法及系统，用以解决现有技术中存在的由于信噪比受消光比影响较大，导致光纤光栅波长解调系统对高性能光电器件、复杂驱动电路设计以及复杂光路设计依赖性较高的技术问题。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种光纤光栅波长解调方法，包括：
[0007]获取光纤光栅传感网络的工作波长范围区间，并基于所述工作波长范围区间确定光源的波长扫描范围区间和多个扫描波长；
[0008]基于所述波长扫描范围区间确定波长设定值，所述波长设定值位于所述波长扫描范围区间之外；
[0009]获取光源出光信号通过时间，在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述多个扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出；
[0010]获取在所述多个扫描波长下所述光纤光栅传感网络中各光纤光栅的多个反射谱，并基于所述光纤光栅在所述多个扫描波长下的多个反射率确定光纤光栅的波长。
[0011]在一些可能的实现方式中，所述多个扫描波长包括第一扫描波长和第二扫描波长，所述多个反射率包括与所述第一扫描波长对应的第一反射率和与所述第二扫描波长对
应的第二反射率；所述获取所述光纤光栅在所述多个扫描波长下的多个反射率，包括：
[0012]步骤一、在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第一扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出，获得所述光纤光栅在所述第一扫描波长下的所述第一反射率；
[0013]步骤二、在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第二扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出，获得所述光纤光栅在所述第二扫描波长下的所述第二反射率。
[0014]在一些可能的实现方式中，所述在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第一扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出，获得所述光纤光栅在所述第一扫描波长下的所述第一反射率，包括：
[0015]步骤一、在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第一扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出；
[0016]步骤二、获取在所述第一扫描波长下各光纤光栅的第一待确认反射率；
[0017]步骤三、基于预设次数重复步骤一
‑
步骤二，获得多个第一待确认反射率，并将所述多个第一待确认反射率的平均值作为所述第一反射率。。
[0018]在一些可能的实现方式中，所述基于所述光纤光栅在所述多个扫描波长下的多个反射率确定光纤光栅的波长，包括：
[0019]基于所述光纤光栅在所述多个扫描波长下的多个反射率构建反射谱；
[0020]确定所述反射谱的中心波长，将所述中心波长作为所述光纤光栅的波长。在一些可能的实现方式中，所述获取光纤光栅传感网络的工作波长范围区间，包括：
[0021]获取所述光纤光栅传感网络的中心波长和工作测量范围；
[0022]基于所述中心波长和所述工作测量范围确定所述光纤光栅传感网络的工作波长范围区间。
[0023]在一些可能的实现方式中，所述基于所述工作波长范围区间确定光源的波长扫描范围区间和多个扫描波长，包括：
[0024]基于所述工作波长范围区间确定所述光源的波长扫描范围区间；
[0025]获取所述光源的波长扫描步长，并基于所述波长扫描步长和所述波长扫描范围区间确定所述多个扫描波长。
[0026]在一些可能的实现方式中，所述基于所述工作波长范围区间确定光源的波长扫描范围区间，包括：
[0027]确定所述工作波长范围区间的波长上限和波长下限；
[0028]将所述波长上限进行向上取整，将所述波长下限进行向下取整，获得所述波长扫描范围区间。
[0029]另一方面，本专利技术还提供了一种光纤光栅波长解调系统，用于基于光纤光栅波长解调方法对光纤光栅传感网络中各光纤光栅的波长进行解调；
[0030]其中，所述光纤光栅波长解调方法为上述任意一项可能的实现方式中所述的光纤光栅波长解调方法。
[0031]在一些可能的实现方式中，所述光纤光栅波长解调系统包括波长可调谐光源、脉冲调制单元、光环形器、光电转换单元以及解调单元；
[0032]所述波长可调谐光源用于输出波长为所述扫描波长的连续光信号；
[0033]所述脉冲调制单元用于将所述连续光信号进行开关调制产生脉冲光信号；
[0034]所述光环形器用于将所述脉冲光信号输入至所述光纤光栅传感网络，并将所述光纤光栅传感网络产生的反射信号输出至所述光电转换单元；
[0035]所述光电转换单元用于将所述反射信号转换为电信号，并将所述电信号输出至所述解调单元；
[0036]所述解调单元用于对所述电信号进行解调，获得所述光纤光栅的在多个扫描波长下的多个反射率，并基于所述光纤光栅在多个扫描波长下的多个反射率确定光纤光栅的波长。
[0037]在一些可能的实现方式中，所述解调单元包括模数转换子单元和信号解调子单元；
[0038]所述模数转换子单元用于将所述电信号转换为数字信号；
[0039]所述信号解调子单元用于对所述数字信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅波长解调方法，其特征在于，包括：获取光纤光栅传感网络的工作波长范围区间，并基于所述工作波长范围区间确定光源的波长扫描范围区间和多个扫描波长；基于所述波长扫描范围区间确定波长设定值，所述波长设定值位于所述波长扫描范围区间之外；获取光源出光信号通过时间，在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述多个扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出；获取在所述多个扫描波长下所述光纤光栅传感网络中各光纤光栅的多个反射率，并基于所述光纤光栅在所述多个扫描波长下的多个反射率确定光纤光栅的波长。2.根据权利要求1所述的光纤光栅波长解调方法，其特征在于，所述多个扫描波长包括第一扫描波长和第二扫描波长，所述多个反射率包括与所述第一扫描波长对应的第一反射率和与所述第二扫描波长对应的第二反射率；所述获取所述光纤光栅在所述多个扫描波长下的多个反射率，包括：步骤一、在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第一扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出，获得所述光纤光栅在所述第一扫描波长下的所述第一反射率；步骤二、在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第二扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出，获得所述光纤光栅在所述第二扫描波长下的所述第二反射率。3.根据权利要求2所述的光纤光栅波长解调方法，其特征在于，所述在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第一扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出，获得所述光纤光栅在所述第一扫描波长下的所述第一反射率，包括：步骤一、在所述光源出光信号通过时间内，将所述光源的波长设置为所述第一扫描波长，在所述光源出光信号通过时间结束后，将所述光源的波长设置为所述波长设定值，或关闭所述光源的输出；步骤二、获取在所述第一扫描波长下各光纤光栅的第一待确认反射率；步骤三、基于预设次数重复步骤一
‑
步骤二，获得多个第一待确认反射率，并将所述多个第一待确认反射率的平均值作为所述第一反射率。4.根据权利要求1所述的光纤光栅波长解调方法，其特征在于，所述基于所述光纤光栅在所述多个扫描波长下的多个反射率确定光纤光栅的波长，包括：基于所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王加琪，李政颖，江山，徐一旻，王立新，宋珂，
申请(专利权)人：武汉烽理光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：