一种多通道高精度光纤光栅传感器解调装置

摘要

本发明公开了一种多通道高精度光纤光栅传感器解调装置，采用光开关、分束器和合束器相结合的方式，在不增加甚至减少光电探测器、信号放大和AD采集通道数量的前提下，增加了光纤光栅传感器通道数量，实现了大容量多通道高精度光纤光栅解调；通过TEC温控模块对可调谐滤波器和标准具进行温度控制，降低了温度对可调谐滤波器输出波长非线性影响和温度对标准具梳状谱线偏移的影响，提高了光纤光栅解调装置的解调精度。

主权项

一种光纤光栅传感器解调装置，其特征在于，包括可调谐光源、并行探测模块以及数据处理控制模块；其中，所述可调谐光源包括泵浦激光器、第一光纤耦合器、第一波分复用器、第一掺铒光纤、TEC温控模块、可调谐滤波器、第二波分复用器、第二掺铒光纤以及滤波器；所述并行探测模块包括耦合器、1×N光开关、1×M分束器、标准具、TEC温控模块、光纤环形器以及N×1合束器；所述泵浦激光器输出波长为980nm的激光，输出光功率为200mW～400mW；所述第一光纤耦合器把泵浦激光器输出的激光均分成两束光；所述第一波分复用器将第一光纤耦合器输出的其中一束光耦合进入第一掺铒光纤；所述第一掺铒光纤将耦合进入的980nm激光进行展宽，输出波长为1525nm～1565nm的宽带光；所述可调谐滤波器从所述宽带光中滤出窄带光信号，使输出激光为波长范围在1525nm～1565nm内连续变化的单一波长的窄带光，且输出窄带光的3dB带宽在100pm～220pm之间；第二波分复用器接收从第一光纤耦合器输出的980nm激光以及从可调谐滤波器输出的窄带光，并将两束光耦合进入第二掺铒光纤；所述第二掺铒光纤将980nm激光作为泵源光，对输入的窄带光进行功率放大，提高输出光功率；所述第二增益平坦滤波器对从第二掺铒光纤输出的激光的光功率的平坦度进行处理，使得输出光功率在20mW～40mW之间；所述滤波器将从第二增益平坦滤波器输出的激光中的980nm激光滤除；所述第二光纤耦合器将从所述滤波器输出的激光分成两束：一束光送入标准具，另一束光送入1×N光开关；所述标准具对从第二光纤耦合器各时刻输出的窄带光的波长进行识别；所述1×N光开关将从第二光纤耦合器输出的另一束窄带光分成N束，并分别送入与1×N光开关的N个通道一一对应的1×M分束器中；N个所述1×M分束器的每个输出通道接一个光纤环形器；每个光纤环形器的端口1接1×M分束器，端口2接传感器阵列，端口3接N×1合束器；光纤环形器将从1×M分束器接收的窄带光送至光栅传感器阵列，并接收从光栅传感器阵列反射的光信号，通过端口3输出至N×1合束器；所述N×1合束器的N个合束通道与1×N光开关的N个分束通道一一对应，其中，N×1合束器的一个通道只接收N个1×M分束器中编号相同通道的反射光，N×1合束器的不同通道接收N个1×M分束器中编号不同通道的反射光；N×1合束器对接收的光合束后，送入数据处理控制模块；所述数据处理控制模块控制1×N光开关中各通道的开启或关闭，且同时只开启一个光开关；数据处理控制模块对从标准具出射的窄带光进行光电探测、信号放大和AD采样，记录接收到的各波长窄带光的时刻，形成波长‑时刻曲线；同时对从合束器各通道输出的反射光分别进行光电探测、信号放大和AD采样，并记录接收到反射光的时刻，根据所述波长‑时刻曲线，找到反射光时刻对应的波长，即为光栅传感器的中心波长，并计算出光栅传感器对应的被测对象的应变、温度和加速度信息，实现传感器的解调。