【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感，尤其是涉及一种光源自稳定控制方法及系统。
技术介绍
1、不同于电学声波传感器，光纤超声传感器具有灵敏度高、体积小、抗电磁干扰、本质安全、可远程测量的优势。在特殊环境下的声传感应用中发挥着重要的作用，例如高压电力设备运行状态监测、生物医学成像、易燃易爆或强电磁干扰下的远程音频监测等。光纤法珀超声传感器是一种体积小、灵敏度高、抗电磁干扰能力强、可遥测的光学传感器。然而，光纤法珀传感器的解调技术较为复杂，限制了其大规模应用和发展。
2、正交工作点直接测量法是利用干涉型传感器条纹的线性段，将传感器光程差的变化转换为输出光光强变化的一种解调方法，相较于其余几种常见的解调方法，正交工作点直接测量法简单，响应速度快，灵敏度高，适合小振幅信号的快速测量，且既可以测量静态信号，也可以测量动态信号。其不足之处在于外界环境温度的波动会引起传感器干涉光谱的漂移，需要实时调整工作波长才能够使得正交工作点解调法有较高的解调精度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种光源自稳定控制方法及系统，当环境温度发生变化时，输出电压发生改变，产生误差电压，将误差电压带入调谐波长参数的计算公式，计算出调谐波长参数，得到补偿后的输出波长，以跟踪正交工作点，实现光源的自稳定控制。
2、为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
3、一方面，本专利技术提供了一种光源自稳定控制方法，其特征在于，包括：
4、根据获取的干
5、根据所述正交工作点对光源的波长进行调谐，得到光源的初始输出波长和初始输出电压；
6、实时获取输出电压的平均值；
7、根据所述初始输出电压和所述输出电压的平均值，得到误差电压；
8、根据所述误差电压，判断工作点是否偏离正交工作点；
9、当所述误差电压为零时，则工作点未偏离正交工作点，输出波长不变；
10、当所述误差电压不为零时，则工作点偏离正交工作点，根据调谐波长参数对所述工作点偏离引起的相位变化进行补偿，得到补偿后的输出波长。
11、本专利技术在应用时，当环境温度发生变化时，输出电压发生改变，产生误差电压，将误差电压带入调谐波长参数的计算公式，计算出调谐波长参数，得到补偿后的输出波长，以跟踪正交工作点，实现光源的自稳定控制。
12、所述干涉普中的干涉条纹的计算公式为：
13、；
14、式中，表示干涉条纹；表示光强反射率；表示入射光强度；表示光源波长的相位。
15、所述光源波长的相位计算公式为：
16、；
17、式中，opd表示光程差；λ表示光源的波长。
18、可选的，根据所述初始输出电压和所述输出电压的平均值，得到误差电压，如公式：
19、；
20、式中，δv表示误差电压；v0表示初始输出电压；v表示输出电压的平均值。
21、可选的，根据调谐波长参数对所述工作点偏离引起的相位变化进行补偿，如公式：
22、；
23、；
24、式中，表示工作点偏离引起的相位变化；表示由光程差变化引起的相位变化；表示由波长调节引起的相位变化；表示光源的初始输出波长；δλ表示调谐波长参数；λ表示光源的波长；opd表示光程差；δ（opd）表示光程差的变化量。
25、可选的，所述误差电压和所述光程差的变化量之间存在函数关系，如公式：
26、；
27、式中，δopd表示光程差的变化量；λ表示光源的波长；δv表示误差电压；表示光强反射率；表示入射光强度；表示光电探测器的响应度；表示光电探测器的跨阻因子。
28、可选的，通过所述误差电压计算出调谐波长参数，如公式：
29、；
30、式中，δλ表示调谐波长参数；δv表示误差电压；k表示线性系数。
31、可选的，所述补偿后的输出波长，如公式：
32、；
33、式中，表示补偿后的输出波长；表示光源的初始输出波长；表示调谐波长参数。
34、另一方面，本专利技术提供了一种光源自稳定控制系统，其特征在于，包括：
35、温度传感模块，用于感知环境温度变化，得到光源的输出电压。温度传感模块可采用ds18b20传感器，内置集成高速模数转换器adc，使用过程中不需要任何外围元件，与微控制器连接时仅需要一条数据线，即可实现两者之间的双向通讯。
36、调制光栅y分支激光器，用于对光源的波长进行调谐，得到光源的输出波长。调制光栅y分支激光器是一种游标调谐原理的分布式布拉格反射激光器，能够实现输出波长的调谐，且不同输出波长下的光功率一致，能够实现的波长调谐范围>10nm。
37、光纤法珀超声传感器，用于获取正交工作点。
38、可选的，还包括：
39、微控制器，用于控制五路电流源和高速模数转换器；
40、五路电流源，用于获得与所述输出电压相应的输出电流；
41、光电探测器，用于将所述光信号转换成电信号；光电探测器是具备光纤输入接口、直流耦合的高速光电探测器，将探测到的光强信号转换为模拟信号，经高速adc模块转换为数字信号后采集至微控制器进行声信号的表征。
42、高速模数转换器，用于采集所述电信号。
43、有益效果
44、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
45、（1）本专利技术的光源自稳定控制方法逻辑简单，当环境温度发生变化时，输出电压发生改变，产生误差电压，将误差电压带入调谐波长参数的计算公式，计算出调谐波长参数，得到补偿后的输出波长，以跟踪正交工作点，实现光源的自稳定控制，信号处理简单，测量速度快，有利于开发低成本、小型化系统；
46、（2）本专利技术的光源自稳定控制系统，采用mg-y调谐激光器和温度传感模块协调工作的方法，具有较强的抗环境温度干扰的能力，解调精度较高，能够解决现存的光纤法珀超声传感器因环境温度干扰而产生正交工作点漂移的难题，使得系统的解调精度始终保持在较高水平，极具推广应用价值。
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1.一种光源自稳定控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述干涉普中的干涉条纹的计算公式为：
3.根据权路要求2所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述光源波长的相位计算公式为：
4.根据权利要求1所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述误差电压，如公式：
5.根据权利要求1所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，根据调谐波长参数对所述工作点偏离引起的相位变化进行补偿，如公式：
6.根据权利要求5所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述误差电压和所述光程差的变化量之间存在函数关系，如公式：
7.根据权利要求5所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，通过所述误差电压计算出调谐波长参数，如公式：
8.根据权利要求1所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述补偿后的输出波长，如公式：
9.一种光源自稳定控制系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的光源自稳定控制系统，其特征在于，还包括：
【技术特征摘要】
1.一种光源自稳定控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述干涉普中的干涉条纹的计算公式为：
3.根据权路要求2所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述光源波长的相位计算公式为：
4.根据权利要求1所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，所述误差电压，如公式：
5.根据权利要求1所述的光源自稳定控制方法，其特征在于，根据调谐波长参数对所述工作点偏离引起的相位变化进行补偿，如公式：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李群，吴鹏，梁家碧，邵剑，吉亚民，蔚超，陆云才，郝宝欣，蒋一泉，戴锋，杨景刚，孙蓉，刘建，周建华，林元棣，王同磊，李晓涵，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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