一种用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统，该解调系统包括有：扫描光源连接有一环行器；环行器连接光纤光栅；光电转换及信号放大处理模块连接至环行器上以接收光纤光栅反射回来的光信号，光电转换及信号放大处理模块分别连接至微分过零检测模块和比较模块；微分过零检测模块和比较模块分别连接至数据处理模块；数据处理模块连接至可调基准模块；可调基准模块连接至比较模块为比较模块提供比较的基准数值。本发明专利技术光纤光栅波长的解调系统解决了光纤光栅边峰的处理问题和数据运算量过大的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感领域，特别涉及到一种在光纤探测中基于扫描光源对光纤光栅信号进行波长边峰处理的解调系统。
技术介绍
光纤光栅传感器受外部温度或力的作用，会引起光栅区域有效折射率的变化或光栅周期的变化，从而改变光纤光栅的反射波长。光纤光栅传感系统通过对反射波长的检测来实现对各种物理量的测量。光纤光栅解调技术是光纤光栅传感系统中非常关键的技术， 测量光纤光栅的反射波长特性，并将其特性参数解调成所测物理量的值。目前，光纤光栅解调技术主要有(1)采用宽带光源和可调谐光纤F-P滤波器对传感光栅的反射谱进行滤波扫描，该解调技术存在高精度的可调谐法布里珀罗腔价格较高； (2)采用色散元件和CCD阵列相结合的光谱成像技术进行波长分析，该解调技术只能实现单通道测量，且分辨率不高；(3)采用匹配光栅滤波法对传感光纤光栅进行波长解调，该解调法结构简单、成本低但精度不高。(4)采用边缘滤波法对光纤光栅进行波长解调，该解调技术要求解调滤波器的边沿要非常陡，线性好，要求系统各个部件参数稳定，精度不高。其中，可调谐光纤F-P滤波法解调技术在光纤光栅传感领域应用广泛。上述基于可光纤F-P调谐滤波器技术的解调方法中，主要原理是采用AD转换采集数据，数据的量大，尤其是扫描频率达IKHz或以上时，数据处理的量很大，对AD采集的速度和整个数据的传输要求高。从而导致对数据处理的设备以及程序设计要求很高，并且处理工作量大，处理效果不理想，并且效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统。本专利技术光纤光栅波长边峰处理的解调系统需要解决光纤光栅边峰的处理问题，同时还要解决数据运算量过大的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术创造提供的技术方案如下一种用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统，其特征在于，该解调系统包括有 扫描光源，连接至环行器，为整个解调系统提供扫描光源；环行器，分别连接至光纤光栅和光电转换及信号处理模块，用于光信号的耦合、分配； 光电转换及信号放大处理模块，连接至环行器，用于接收光纤光栅反射回来的光信号， 并对接收到的光信号进行光电转换及信号放大处理，将放大处理后的数据分两路输出一路与微分过零检测模块连接，另一路与比较模块连接；微分过零检测模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块和数据处理模块，用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的一路数据，并对接收到的数据进行微分过零检测处理，将处理结果输出给数据处理模块；比较模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块、数据处理模块和可调基准模块，用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的另一路数据，并将接收到的数据与可调基准模块输出的比较基准数值进行比较，比较结果输出给数据处理模块；数据处理模块，该数据处理模块分别连接至微分过零检测模块、比较模块和可调基准模块，数据处理模块中处理得到光纤光栅中反射的波长结果，数据处理模块连接至可调基准模块；可调基准模块，连接至比较模块和数据处理模块，用于接收数据处理模块输出的调节指令，调节可调基准模块输出给比较模块的基准数值，为比较模块提供比较基准数值，在比较模块内对边峰进行筛选，得到不同数目的波长，直至筛选出有效的光纤光栅波长。在本专利技术的解调系统中，所述的扫描光源或为扫描激光源、或为宽带光源经可调谐滤波器滤波后产生的扫描光源。在本专利技术的解调系统中，所述的数据处理模块为MCU、CPU、FPGA、DSP或CPLD。在本专利技术的解调系统中，测量光纤光栅的通道不限于单一通道，为2通道及以上。 改进的解调系统中扫描光源的输出端连接一分路器，该分路器输出至少两束扫描光信号， 每束扫描光信号分别至一环行器形成的通道，该通道中还包括有光纤光栅、光电转换及信号处理模块、微分过零检测模块、比较模块和可调基准模块，多个通道中数据处理共用一个数据处理模块。基于上述技术方案，本专利技术用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统与现有技术的方法及系统相比具有如下技术优点1.本专利技术提出了在光纤光栅中心波长解调过程中对于光栅波形峰值检测和边峰的处理硬件新的解决方案，实现了对光栅中心波长的有效筛选，解决了后端数据处理量大的弊端。2.本专利技术的解调系统无需快速的AD采集和运算复杂的数据处理，仅仅通过硬件就过滤了大量的无效信号，使得采集的数据真实有效，并且这些真实数据的处理量小，处理过程也相对简单。附图说明图1本专利技术用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统的结构连接示意图。图2是本专利技术的解调系统中光电转换及信号放大后得到光纤光栅带边峰的示意图。图3为图2的微分图。图4为带边峰光纤光栅信号经微分过零检测后得到的脉冲输出示意图。图5为经比较模块后输出一种没有过滤边峰的脉冲示意图。图6为比较模块经调节比较基准后输出过滤边峰信息的脉冲示意图。 图7是实施例2中解调系统的结构连接示意图。具体实施例方式下面我们结合附图和具体的实施例来对本专利技术用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统做进一步详细阐述，以求更为清楚明了地理解本专利技术的结构组成以及工作过程，但不能以此来限制本专利技术的保护范围。4如图1所示，本专利技术用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统包括有如下结构扫描光源1、光纤光栅3、环行器2、光电转换及信号放大处理模块4、微分过零检测模块5、比较模块6、数据处理模块8和可调基准模块7。其中，该扫描光源1的输出端连接一环行器 2，在环行器2上接有光纤光栅3，该光纤光栅3向反方向反射回光信号，该反射光通过环行器2与光电转换及信号放大处理模块4连接，该光电转换及信号放大处理模块4上设有两个输出端口，两个输出端口分别连接至微分过零检测模块5和比较模块6上，微分过零检测模块5和比较模块6均输出处理结果至数据处理模块8中处理，比较模块6还连接有可调基准模块7，数据处理模块8连接至可调基准模块7。在上述的结构连接当中，各个结构组成内光电及数字信号的输送关系如下 扫描光源，该扫描光源所输出的光源至一环行器，在环行器上接有光纤光栅，该光纤光栅向反方向反射回光信号，这里的环行器也可以是一个分路器，它们起到的作用相同，都是将光纤光栅反射的光从另一端口输出。 光电转换及信号放大处理模块，该光电转换及信号放大处理模块连接至环行器上以接收反射光，对反射光进行光电转换并进行数据的放大处理，放大得到的是扫描光谱的模拟信号，上述放大后的数据分两路输出。微分过零检测模块，该微分过零检测模块连接光电转换及信号处理模块以接收一路放大后的数据，该数据中包含有光栅谱峰和边峰位置信息的脉冲信号，微分过零模块就是对数据进行微分过零处理，处理结果输入至数据处理模块。比较模块，该比较模块连接于光电转换信号处理模块以接收一路放大后的数据， 接收的数据与比较模块内接收的初始数值进行比较，比较结果输入至数据处理模块，所述的初始数值由可调基准模块提供给比较模块。数据处理模块，该数据处理模块分别连接至微分过零模块和比较模块，数据处理模块中处理得到光纤光栅中反馈光谱的波长结果，数据处理模块连接至可调基准模块。这里的数据处理模块为 MCU、CPU、FPGA、DSP 或 CPLD。其中，MCU(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元，CPU (Central Processing Unit)中文名称为中央处理器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统，其特征在于，该解调系统包括有：扫描光源，该扫描光源输出接有一环行器，在环行器上接有光纤光栅；环行器，分别连接至光纤光栅和光电转换及信号处理模块以耦合、分配光信号；光电转换及信号放大处理模块，连接至环行器，用于接收光纤光栅反射回来的光信号，并对接收到的光信号进行光电转换及信号放大处理，将放大处理后的数据分两路输出：一路与微分过零检测模块连接，另一路与比较模块连接；微分过零检测模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块和数据处理模块，用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的一路数据，并对接收到的数据进行微分过零检测处理，将处理结果输出给数据处理模块；比较模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块、数据处理模块和可调基准模块，用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的另一路数据，并将接收到的数据与可调基准模块输出的比较基准数值进行比较，比较结果输出给数据处理模块；数据处理模块，该数据处理模块分别连接至微分过零检测模块、比较模块和可调基准模块，数据处理模块中处理得到光纤光栅中反射的波长结果，数据处理模块连接至可调基准模块；可调基准模块，连接至比较模块和数据处理模块，并接收数据处理模块输出的调节指令，调节可调基准模块输出给比较模块的基准数值，为比较模块提供比较基准数值，在比较模块内对边峰进行筛选，得到不同数目的波长，直至筛选出有效的光纤光栅波长。...

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤光栅波长边峰处理的解调系统，其特征在于，该解调系统包括有扫描光源，该扫描光源输出接有一环行器，在环行器上接有光纤光栅；环行器，分别连接至光纤光栅和光电转换及信号处理模块以耦合、分配光信号；光电转换及信号放大处理模块，连接至环行器，用于接收光纤光栅反射回来的光信号， 并对接收到的光信号进行光电转换及信号放大处理，将放大处理后的数据分两路输出一路与微分过零检测模块连接，另一路与比较模块连接；微分过零检测模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块和数据处理模块，用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的一路数据，并对接收到的数据进行微分过零检测处理，将处理结果输出给数据处理模块；比较模块，分别连接至光电转换及信号放大处理模块、数据处理模块和可调基准模块， 用于接收来自光电转换及信号放大处理模块输出的另一路数据，并将接收到的数据与可调基准模块输出的比较基准数值进行比较，比较结果输出给数据处理模块；数据处理模块，该数据处理模块分别连接至微分过零检测模块、比较模块和可调基准模块，数据处理模块中处理得到光纤光栅中反射的波长结果，数据处理模块连接至可调基准模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：童子磊，赵霁虹，赵浩，刘捷，
申请(专利权)人：上海紫珊光电技术有限公司，上海波汇通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31