一种基于滤色片的多通道光纤光栅解调装置，属于光纤光栅波长解调技术领域；本实用新型专利技术发明专利技术的目的是为了解决现有光谱仪解调方式和采用扫描激光光源的解调方式的解调速度慢的问题，本实用新型专利技术所述的ASE光源发出的光经3db耦合器后，进入到1×N光开关，从1×N光开关某通道返回的含有光纤光栅波长信息的光经过3db耦合器进入到1×N分路器，从1×N分路器与N个滤色片相连，从滤色片输出光经PIN光电探测器进行光电转换后，再经放大及A/D转换，最终得到所连接的光纤光栅传感器返回光的真实波长值在上位机上显示及存储；本实用新型专利技术广泛的应用于生产生活的诸多领域，比如进行对温度、应力、位移等的监测。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于滤色片的多通道光纤光栅解调装置，具体讲是一种利用滤色片分光和光电探测阵列采集的光纤光栅波长解调装置，属光纤光栅波长解调
技术介绍
在许多特殊的场合，光纤光栅传感器具有许多传统传感器不具备的特点。光纤光栅作为智能化结构的传感器，具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强、易集成、结构简单等优点，可以埋覆在被测物体和材料内部对压强、温度、应力、应变、流速、流量、粘度等物理量进行检测。对于光纤光栅传感信号的解调核心工作，是依据对光纤光栅不同的中心波长返回值进行读取，变换，进而得到外界信息的变化量。对于采用光谱仪解调方式，解调速度为O到IOHz之间，由于光谱仪的体积大、价格昂贵、解调速度慢等缺点，限制了其工程化的推广应用；对于采用扫描激光光源的解调方式，解调速度为O到200Hz之间，其成本高，解调速率有限，限制了光纤光栅传感的应用范围。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有光谱仪解调方式和采用扫描激光光源的解调方式的解调速度慢的问题，本技术提供一种基于滤色片的多通道光纤光栅解调装置。一种基于滤色片的多通道光纤光栅解调装置,包括ASE (amplified spontaneousemission)光源,3dB稱合器、IXN光开关、N个光纤光栅传感器、IXN分路器、N个滤色片、2N个PIN(positive intrinsic negative)光电探测器、信号放大及A/D(analog/digital)转换模块、单片机、RJ45端口和上位机；2N个PIN光电探测器分成2组，每组内有N个PIN光电探测器；所述的ASE光源的光`信号输出端与3dB f禹合器的光信号输入端连接,3dB f禹合器的光信号输入输出端与I XN光开关的光信号第一输入输出端连接,所述的I XN光开关的其余N个光信号输入输出端分别与N个光纤光栅传感器的输入输出端连接，所述N为大于I的正整数，所述的3dB稱合器的光信号输出端与I XN分路器的光信号输入端连接,所述的I XN分路器的N个光信号输出端输出的光信号分别入射至N个滤色片，经N个滤色片透射的光信号分别入射至一组PIN光电探测器中的N个PIN光电探测器的光敏面；经N个滤色片反射的光信号分别入射至另一组PIN光电探测器中的N个PIN光电探测器的光敏面，2N个PIN光电探测器的电信号的输出端分别与信号放大及A/D转换模块的2N个模拟电信号的输入端连接，所述的信号放大及A/D转换模块的数字电信号输出端与单片机的电信号输入端连接，所述的单片机的控制信号输出端与I XN光开关的控制信号输入端连接，单片机的数据信号输出端通过RJ45端口与上位机的数据信号输入端连接。所述的单片机的控制信号输出端与I XN光开关的控制信号输入端连接，用于实现选择IXN光开关中的某一路开关的打开和闭合。所述的信号放大及A/D转换模块中的A/D转换器是16位。所述的单片机通过100M以太网模块与上位机端监控软件进行数据交换。所述的IXN分路器的N个光信号输出端输出的N路光信号相同。所述的ASE光源是放大自发福射光源,其波长范围从1525nm到1565nm,光强为20 200mW。所述的N个滤色片的波长范围均是从1525nm到1565nm。所述的N个滤色片的中心波长按从小到大的顺序排列，且相邻的滤色片对应的中心波长差为2nm，每个滤色片的反射/透射过度带宽为2nm，对应光强哀减为20dB。所述的滤色片的中心波长是其波长范围的中间值。所述的N为小于等于20的正整数。所述的IXN光开关采用高速半导体光开关，通道切换时间为ns级。具体地说，ASE光源发出的光经3dB耦合器后，进入到I X N光开关，从I X N光开关某通道返回的含有光纤光栅波长信息的光经过3dB耦合器进入到IXN分路器，从IXN分路器输出的N路光信号分别进入N个滤色片，当光信号的波长值与滤色片的中心波长值匹配时，与此滤色片连接的两个PIN光电探测器输出的电信号值非最小值，非最大值；当光信号的波长值与滤色片的中心波长值不匹配时，与此滤色片连接的两个PIN光电探测器输出的电信号值分别为最小值和最大值，单片机将2N个PIN光电探测器输出的数字电信号进行处理，得到所连接的光纤光栅传感器返回光的真实波长值。·本技术带来的有益效果是其解调速度可以达到500KHZ、成本低，监测方法简单且实用，可以广泛的应用于生产生活的诸多领域，比如温度、应力、位移等的监测。附图说明图1是本技术的装置结构示意图。图2是本技术所用滤色片的滤光光谱特性图，以滤色片的中心波长是1540nm处为例；图中实线表示透射光的光谱特性，虚线表示反射光的光谱特性。图3是本技术所用滤色片的过滤光波长小于该滤色片波长范围的光谱特性图，以滤色片的中心波长是1540nm处为例；图中附图标记12表示透射光的光谱特性，附图标记13表示滤色片的透射光谱，虚线表示反射光的光谱特性。图4是本技术所用滤色片过滤光波长大于该滤色片波长范围的光谱特性图，以滤色片的中心波长是1540nm处为例；图中附图标记16表示反射光的光谱特性，附图标记17表示滤色片的反射光谱,实线表示透射光的光谱特性。图5是本技术所用滤色片过滤光波长处于该滤色片波长范围之内的光谱特性图，以滤色片的中心波长是1540nm处为例；图中图中附图标记21表示反射光的光谱特性，附图标记20表示透射光的光谱特性，附图标记23表示滤色片的反射光谱，附图标记22表示滤色片的透射光谱。图6是与图3所对应的、滤色片所连接的两个PIN光电探测器输出的电信号的幅值示意图；图中附图标记14表示经滤色片反射的光信号发送至PIN光电探测器后，该PIN光电探测器输出的电信号幅值，附图标记15表示经滤色片透射出的光发送至PIN光电探测器后，该PIN光电探测器输出的电信号幅值。图7是与图4所对应的滤色片所连接的两个PIN光电探测器输出的电信号的幅值示意图；图中附图标记18表示经滤色片反射的光发送至PIN光电探测器后，该P IN光电探测器输出的电信号幅值，附图标记19表示经滤色片透射出的光发送至PIN光电探测器后，该PIN光电探测器输出的电信号幅值。图8是与图5所对应的滤色片所连接的两个PIN光电探测器输出的电信号的幅值示意图；图中附图标记24表示经滤色片发射的光发送至PIN光电探测器后，该PIN光电探测器输出的电信号幅值，图中附图标记25表示滤色片透射出的光发送至PIN光电探测器后，该PIN光电探测器输出的电信号幅值。具体实施方式具体实施方式一:参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于滤色片的多通道光纤光栅解调装置，包括ASE光源I, 3dB稱合器2、I XN光开关3、N个光纤光栅传感器4、I XN分路器5、N个滤色片6、2N个PIN光电探测器、信号放大及A/D转换模块8、单片机9、RJ45端口 10和上位机11 ;2N个PIN光电探测器分成2组，每组内有N个PIN光电探测器，所述的ASE光源I的光信号输出端与3dB稱合器2的光信号输入端连接,3dB f禹合器2的光信号输入输出端与IXN光开关3的光信号第一输入输出端连接,所述的I XN光开关3的其余N个光信号输入输出端 分别与N个光纤光栅传感器4的输入输出端连本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于滤色片的多通道光纤光栅解调装置，其特征在于它包括ASE光源(1)，3dB耦合器(2)、1×N光开关(3)、N个光纤光栅传感器(4)、1×N分路器(5)、N个滤色片(6)、2N个PIN光电探测器、信号放大及A/D转换模块(8)、单片机(9)、RJ45端口(10)和上位机(11)；2N个PIN光电探测器分成2组，每组内有N个PIN光电探测器；所述的ASE光源(1)的光信号输出端与3dB耦合器(2)的光信号输入端连接，3dB耦合器(2)的光信号输入输出端与1×N光开关(3)的光信号第一输入输出端连接，所述的1×N光开关(3)的其余N个光信号输入输出端分别与N个光纤光栅传感器(4)的输入输出端连接，所述N为大于1的正整数，所述的3dB耦合器(2)的光信号输出端与1×N分路器(5)的光信号输入端连接，所述的1×N分路器(5)的N个光信号输出端输出的光信号分别入射至N个滤色片(6)，经N个滤色片(6)透射的光信号分别入射至一组PIN光电探测器中的N个PIN光电探测器(7?1)的光敏面；经N个滤色片(6)反射的光信号分别入射至另一组PIN光电探测器中的N个PIN光电探测器(7?2)的光敏面，2N个PIN光电探测器的电信号的输出端分别与信号放大及A/D转换模块(8)的2N个模拟电信号的输入端连接，所述的信号放大及A/D转换模块(8)的数字电信号输出端与单片机(9)的电信号输入端连接，所述的单片机(9)的控制信号输出端与1×N光开关(3)的控制信号输入端连接，单片机(9)的数据信号输出端通过RJ45端口(10)与上位机(11)的数据信号输入端连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕国辉，商绍华，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：实用新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。