CN105910550A - 一种分布式光纤布拉格光栅解调系统 - Google Patents

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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明提供一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，属于光纤通信领域，包括宽带光源组件、布拉格光纤、光耦合器、光电转换器件I、光电转换器件II、数据处理器、控制器、反馈电路和计算机。布拉格光纤与光耦合器连接；宽带光源组件的输出端与光耦合器连接；光耦合器的输出端分别与光电转换器件I和光电转换器件II连接；光电转换器件I和光电转换器件II的输出端均与数据处理器连接；数据处理器的一输出端与控制器连接；另一输出端与计算机连接；计算机的输出端与宽带光源组件连接；控制器的输出端经反馈电路与光耦合器连接。

Description

一种分布式光纤布拉格光栅解调系统
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，具体的来说是涉及一种分布式光纤布拉格光栅解调系统。
背景技术
光纤布拉格光栅是国际上新兴的一种在光纤通讯、光纤传感等光电子处理领域有着广泛应用前景的基础性光纤器件。当前布拉格光栅的制作与应用研究成为世界各国光纤技术研究的热点和重点。作为传感元件，光纤光栅将被感测信息转化为其反射波长的移动，即波长编码，因而不受光源功率波动和系统损耗的影响。另外，光纤光栅具有可靠性好、抗电磁干扰、抗腐蚀等特点，易于将多个光纤光栅串联在一根光纤上构成光纤光栅阵列，实现分布式传感，这是其他传感元件所不及的。布拉格光栅传感器的关键就在于精确的检测布拉格反射波长的微小移动，即对波长编码信号进行解调。利用高精度的光谱分析仪可以达到这一目的，但由于其体积庞大，价格昂贵，很难用于实际应用中。因而开发出高精度、低成本的布拉格光栅解调器是将布拉格光栅传感器产业化的关键。因此，需要研发一种成本低、新型的分布式光纤布拉格光栅解调系统。
发明内容
本发明需要解决的是现有拉格光栅解调系统成本高和精度低的问题，提供一种分布式光纤布拉格光栅解调系统。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，包括宽带光源组件、布拉格光纤、光耦合器、光电转换器件I、光电转换器件II、数据处理器、控制器、反馈电路和计算机；
所述布拉格光纤与光耦合器连接；所述宽带光源组件的输出端与光耦合器连接；所述光耦合器的输出端分别与光电转换器件I和光电转换器件II连接；所述光电转换器件I和光电转换器件II的输出端均与数据处理器连接；所述数据处理器的一输出端与控制器连接；另一输出端与计算机连接；所述计算机的输出端与宽带光源组件连接；所述控制器的输出端经反馈电路与光耦合器连接。
上述方案中，优选的是光电转换器件I和光电转换器件II均包括滤波器、光电二极管和放大器；滤波器的输入端与光耦合器连接；滤波器的输出端经光电二极管与放大器连接；放大器的输出端与数据处理器连接。
上述方案中，优选的是宽带光源组件包括发光二极管、驱动电路和电源，驱动电路的输入端与计算机连接；驱动电路的输出端经电源与发光二极管连接；发光二极管的发光面与光耦合器经过光通线连接。
上述方案中，优选的是发光二极管为LED发光二极管。
上述方案中，优选的是数据处理器与计算机间安装有数据采集卡，数据采集卡的输入端与数据处理器连接；数据采集卡的输出端与计算机连接。
上述方案中，优选的是布拉格光纤为光纤传感探头，其结构为裸光纤外层包有塑料保护套，以防止外界硬物对光纤的损伤。
本发明的优点与效果是：
1.本发明通过使用发光二极管发出光线经过光耦合器进入布拉格光纤中，由于布拉格光纤处在待测应变场中，经过散射又回到光耦合器，再由光电转换器件I、光电转换器件II的放大和滤波和光电转换，实现数据的采集；
2.本发明设置有闭环的反馈控制，通过控制器与数据处理器连接，由反馈电路进一步控制光耦合器，从而使精度更高；
3.本发明使用的器件都为平时常见的器件，价格也比较便宜，从而使该系统的造价比较便宜。
附图说明
图1为本发明结构框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，如图1所示，包括宽带光源组件、布拉格光纤、光耦合器、光电转换器件I、光电转换器件II、数据处理器、控制器、反馈电路、数据采集卡和计算机。
所述布拉格光纤与光耦合器连接；所述宽带光源组件的输出端与光耦合器连接。所述光耦合器的输出端分别与光电转换器件I和光电转换器件II连接；所述光电转换器件I和光电转换器件II的输出端均与数据处理器连接。所述数据处理器的一输出端与控制器连接；另一输出端与计算机连接；所述计算机的输出端与宽带光源组件连接；所述控制器的输出端经反馈电路与光耦合器连接。数据处理器与计算机间安装有数据采集卡，数据采集卡的输入端与数据处理器连接；数据采集卡的输出端与计算机连接。
光电转换器件I和光电转换器件II均包括滤波器、光电二极管和放大器；滤波器的输入端与光耦合器连接；滤波器的输出端经光电二极管与放大器连接；放大器的输出端与数据处理器连接。光电二极管主要为PIN光电二极管，主要实现了光电的转换，把光信号转为电信号。滤波器为可调谐光滤波器，主要对散射回来光耦合器的光信号进行滤波处理。放大器把光电二极管转换的电信号进一步放大，从而可以大大增强测量的精度，提高系统精度。
带光源组件包括发光二极管、驱动电路和电源，驱动电路的输入端与计算机连接；驱动电路的输出端经电源与发光二极管连接；发光二极管的发光面与光耦合器经过光通线连接。发光二极管为LED发光二极管，具有价格便宜，使用寿命长的优点。
数据处理器与计算机间安装有数据采集卡，数据采集卡的输入端与数据处理器连接；数据采集卡的输出端与计算机连接。数据采集卡为多路高速数据采集卡，具有采集数据快，能多路同时采集的有等优点。且数据采集卡上并口双通道接口，用于与计算机连接。
布拉格光纤为光纤传感探头，其结构为裸光纤外层包有塑料保护套，以防止外界硬物对光纤的损伤。
控制器主要采用STM32系列的单片机，用于直接根据数据处理器上的数据信息进一步控制反馈电路。反馈电路直接与光耦合器连接，光耦合器根据反馈电路的反馈信号做进一步的改变。
本发明通过使用发光二极管发出光线经过光耦合器进入布拉格光纤中，由于布拉格光纤处在待测应变场中，经过散射又回到光耦合器，再由光电转换器件I、光电转换器件II的放大和滤波和光电转换，实现数据的采集。本发明设置有闭环的反馈控制，通过控制器与数据处理器连接，由反馈电路进一步控制光耦合器，从而使精度更高。本发明使用的器件都为平时常见的器件，价格也比较便宜，从而使该系统的造价比较便宜。
本发明的工作过程：
由计算机并口发出脉冲信号，脉冲信号进一步控制驱动电路，驱动电路驱动电源开始工作，电源给发光二极管供电，发光二极管正常工作。发光二极管发出的光经过耦合支传感光纤传给光耦合器，光耦合器进一步传给布拉格光纤。由于布拉格光纤处在待测应变场中，布拉格光纤的后向散射光再经过耦合器耦合到接受通道，由滤波器进行滤波，光电二极管进行光电转换，放大器进行放大。计算机通过并口对数字信号进行双通道采集，并进行数据处理，将测量结果显示在计算机屏幕上，并显示波长、应变的变化曲线图，亦可由打印机打印数据结果和曲线图。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。

Claims (6)

1.一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：包括宽带光源组件、布拉格光纤、光耦合器、光电转换器件I、光电转换器件II、数据处理器、控制器、反馈电路和计算机；
所述布拉格光纤与光耦合器连接；所述宽带光源组件的输出端与光耦合器连接；所述光耦合器的输出端分别与光电转换器件I和光电转换器件II连接；所述光电转换器件I和光电转换器件II的输出端均与数据处理器连接；所述数据处理器的一输出端与控制器连接；另一输出端与计算机连接；所述计算机的输出端与宽带光源组件连接；所述控制器的输出端经反馈电路与光耦合器连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：所述光电转换器件I和光电转换器件II均包括滤波器、光电二极管和放大器；滤波器的输入端与光耦合器连接；滤波器的输出端经光电二极管与放大器连接；放大器的输出端与数据处理器连接。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：所述宽带光源组件包括发光二极管、驱动电路和电源，驱动电路的输入端与计算机连接；驱动电路的输出端经电源与发光二极管连接；发光二极管的发光面与光耦合器经过光通线连接。
4.根据权利要求3所述的一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：所述发光二极管为LED发光二极管。
5.根据权利要求1所述的一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：所述数据处理器与计算机间安装有数据采集卡，数据采集卡的输入端与数据处理器连接；数据采集卡的输出端与计算机连接。
6.根据权利要求1所述的一种分布式光纤布拉格光栅解调系统，其特征在于：所述布拉格光纤为光纤传感探头，其结构为裸光纤外层包有塑料保护套，以防止外界硬物对光纤的损伤。
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