CN107941254A - 一种光纤光栅传感系统及其解调方法 - Google Patents
一种光纤光栅传感系统及其解调方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107941254A CN107941254A CN201711174682.8A CN201711174682A CN107941254A CN 107941254 A CN107941254 A CN 107941254A CN 201711174682 A CN201711174682 A CN 201711174682A CN 107941254 A CN107941254 A CN 107941254A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- optical
- optical fiber
- output terminal
- splitter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 96
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 2
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 2
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 2
- 102100040678 Programmed cell death protein 1 Human genes 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 description 1
- 101710089372 Programmed cell death protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光纤光栅传感系统及其解调方法，该传感系统包括混沌光源、光纤分路器、光纤环行器、光纤光栅传感器以及数据处理装置；混沌光源用于产生混沌光，经过光纤分路器，分成信号光和参考光；参考光经光纤分路器第二输出端输出并被数据处理装置采集，信号光经所述光纤分路器、光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的反射光由光纤环行器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集；数据处理装置对采集的信号进行处理，解调出待测物理量。本发明提供的光纤光栅传感系统解决了长距离探测OTDR系统定位误差较大和传统光纤光栅解调系统成本高的问题，实现高精度定位和解调待测物理量的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及光纤传感技术，尤其涉及一种光纤光栅传感系统及其解调方法。
背景技术
光纤传感技术的研究始于20世纪70年代，与传统电学传感器相比，光纤传感器具有结构简单、灵敏度高、不受电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、体积小、成本低等许多优点，已在国防、石油管线、电力等领域得到了广泛的应用。
光纤光栅是一种通过特定方式使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。由于光栅光纤具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点，并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感，因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。现有技术中，一般采用光时域反射技术(OTDR)和波长调制技术进行光纤传感器的定位和解调。但是，OTDR和波长解调技术设备昂贵，且长距离探测时OTDR会存在较大的盲区，大大限制了光纤光栅传感装置的推广和应用。
本发明实施例提出一种光纤光栅传感系统，其定位精度与距离无关，且不需要昂贵的波长解调设备。
发明内容
本发明实施例提供一种光纤光栅传感系统及其解调方法，以精确定位及解调待测物理量的变化。
第一方面，本发明实施例提供了一种光纤光栅传感系统，包括混沌光源、光纤分路器、光纤环行器、光纤光栅传感器以及数据处理装置；
所述混沌光源与所述光纤分路器输入端连接，所述光纤分路器第一输出端与所述光纤环行器输入端连接，所述光纤环行器的第一输出端与所述光纤光栅传感器连接，所述光纤分路器第二输出端与所述光纤环行器的第二输出端都与所述数据处理装置连接；
所述混沌光源用于产生混沌光，经过所述光纤分路器，分成信号光和参考光；所述参考光经所述光纤分路器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集，所述信号光经所述光纤分路器、所述光纤环行器第一输出端之后进入所述光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器的反射光由所述光纤环行器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集；
所述数据处理装置对采集的信号进行处理，解调出待测物理量。
进一步的，所述混沌光源是波长可调谐的混沌光纤激光器。
进一步的，所述混沌光纤激光器是光纤环形腔激光器、线性腔激光器和八字型光纤激光器中的一种。
进一步的，所述混沌光纤激光器的波长调谐范围是1525nm～1565nm。
进一步的，所述光纤分路器为分光比为95：5的单端输入，双端输出的光纤分路器。
进一步的，所述光纤光栅传感器为温度传感器、压力传感器、应变传感器的一种或多种。
进一步的，形成所述光纤光栅传感器的光纤光栅参数完全相同。
进一步的，所述光纤光栅的工作波长与所述混沌光源输出的波长相匹配。
进一步的，所述数据处理装置包括光电探测器、示波器和计算机；所述光电探测器用于将所述光纤分路器第二输出端与所述光纤环行器第二输出端输出的光信号转换成电信号；所述示波器用于采集所述电信号，并生成数据；所述计算机用于分析处理所述数据，并输出测量结果。
第二方面，本发明实施例还提供了一种光纤光栅传感系统解调方法，包括如下步骤：
调节混沌光源，使所述混沌光源分别输出多个预设波长的混沌光；
所述多个预设波长的混沌光分别经过光纤分路器，分成信号光和参考光；所述参考光经所述光纤分路器第二输出端输出并被数据处理装置采集，所述信号光经所述光纤分路器、光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器的反射光由所述光纤环行器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集；
对采集的数据进行互相关及数据拟合操作，得到待测物理量的信息。
本发明实施例通过混沌光源产生混沌光，经过光纤分路器，分成信号光和参考光；参考光经光纤分路器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集，信号光经光纤分路器、光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的反射光由光纤环行器第二输出端输出并被数据处理装置采集；数据处理装置对采集的信号进行处理，解调出待测物理量，解决了长距离探测OTDR系统定位误差较大和传统光纤光栅解调系统成本高的问题，实现高精度定位和解调待测物理量的效果。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的光纤传感系统的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的光纤传感系统解调方法的流程示意图；
图3是本发明实施例三提供的光纤光栅传感系统结构示意图；
图4是本发明实施例三中光纤光栅反射光谱示意图；
图5是本发明实施例三中光纤光栅定位和解调示意图；
图6是本发明实施例三中的测量结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的光纤光栅传感系统的结构示意图，该光纤光栅传感系统包括混沌光源1、光纤分路器2、光纤环行器3、光纤光栅传感器4以及数据处理装置5；
混沌光源1与光纤分路器2输入端连接，光纤分路器2第一输出端与光纤环行器3输入端连接，光纤环行器3的第一输出端与光纤光栅传感器4连接，光纤分路器3第二输出端与光纤环行器3的第二输出端都与数据处理装置5连接；
混沌光源1用于产生混沌光，经过光纤分路器2，分成信号光和参考光；参考光经光纤分路器2第二输出端输出并被数据处理装置采集5，信号光经光纤分路器2、光纤环行器3第一输出端之后进入光纤光栅传感器4，光纤光栅传感器4的反射光由光纤环行器3第二输出端输出并被数据处理装置5采集；
数据处理装置5对采集的信号进行处理，解调出待测物理量。
其中，光纤分路器2、光纤环行器3、光纤光栅传感器4都是本领域常用的光纤器件，在此不再详述。混沌光源1、光纤分路器2、光纤环行器3、光纤光栅传感器4的连接方式为光纤耦合连接，光纤分路器2第二输出端与光纤环行器3第二输出端输出光信号，由于光信号频率高，不易直接处理，可以理解的是，数据处理装置5包括光电探测器，由光电探测器转换成电信号被数据处理装置5采集并处理。
本实施例的技术方案，通过混沌光源产生混沌光，经过光纤分路器，分成信号光和参考光；参考光经光纤分路器第二输出端输出并被数据处理装置采集，信号光经光纤分路器、光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的反射光由光纤环行器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集；数据处理装置对采集的信号进行处理，解调出待测物理量，解决了长距离探测OTDR系统定位误差较大和传统光纤光栅解调系统成本高的问题，实现高精度定位和解调待测物理量的效果。
进一步的，混沌光源1可以是波长可调谐的混沌光纤激光器。使用混沌光纤激光器的好处是混沌光纤激光器的光纤输出端可以与光纤分路器2直接耦合连接，简化耦合结构。
进一步的，混沌光纤激光器是光纤环形腔激光器、线性腔激光器和八字型光纤激光器中的一种。
基于光在光纤中的非线性效应环形腔、线性腔和八字形腔都可以产生混沌激光，本领域技术人员可以根据条件灵活选择。
进一步的，混沌光纤激光器的波长调谐范围是1525nm～1565nm。
可以理解的是，由于技术成熟，通信用普通单模光纤成本极低，本发明实施例的光纤光栅传感系统就是利用普通单模光纤连接各光纤器件，混沌光纤激光器可以选用掺铒光纤激光器，其在1525-1565nm范围内有较大增益，且此波长范围的激光在光纤中固有损耗较小。
进一步的，光纤分路器2为分光比为95：5的单端输入，双端输出的光纤分路器。
可以理解的是，光纤分路器2把混沌光源1发出的混沌激光分成强度比为95：5的两束光，其中第一输出端输出95％的混沌激光作为信号光，然后输入到光纤环行器3进入光纤光栅传感器4，第二输出端输出5％的混沌激光被数据处理装置5采集。
进一步的，光纤光栅传感器4为温度传感器、压力传感器、应变传感器的一种或多种。
进一步的，形成光纤光栅传感器4的光纤光栅参数完全相同。其中，本发明实施例所用光纤光栅为反射型光栅，光纤光栅的参数指的是光纤光栅反射率、中心波长。一条光纤链路上可以传接多个光纤光栅，例如可以串接多个反射率为10％的同参数光纤光栅。
进一步的，光纤光栅的工作波长与混沌光源1输出的波长相匹配。
由于光纤光栅的特点是对特定波长的光反射，其余波长的光透射，只有光源的输出光波长与光纤光栅想匹配时，才能探测到光纤光栅的反射信号。当光纤光栅收到压力等外界物理量变化时，会引起光纤光栅中心波长的变化，通过条件光源的输出波长，使光源的输出波长与光纤光栅变化后的波长再次匹配，就能得出待测物理量的值，这就是光纤光栅传感的基本原理，因此，光纤光栅的工作波长必须落入混沌光源1输出波长范围内。
进一步的，数据处理装置5包括光电探测器、示波器和计算机；光电探测器用于将光纤分路器2第二输出端与光纤环行器3第二输出端输出的光信号转换成电信号；示波器用于采集电信号，并生成数据；计算机用于分析处理数据，并输出测量结果。
可以理解的是，光纤分路器2第二输出端与光纤环行器3第二输出端分别连接到光电探测器，光电探测器可以是铟镓砷光电探测器，将接收到的光信号转换为电信号并经数据线传到示波器，示波器可以是数字示波器，计算机可以通过USB与示波器连接，用于处理示波器采集的数据，例如可以通过LabVIEW实时采集并输出测量结果。
本发明实施例通过混沌光源产生混沌光，经过光纤分路器，分成信号光和参考光；参考光经光纤分路器第二输出端输出并被数据处理装置采集，信号光经光纤分路器、光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的反射光由光纤环行器第二输出端输出并被数据处理装置采集；数据处理装置对采集的信号进行处理，解调出待测物理量，解决了长距离探测OTDR系统定位误差较大和传统光纤光栅解调系统成本高的问题，实现高精度定位和解调待测物理量的效果。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的光纤传感系统解调方法的流程示意图，该方法可以由光纤光栅传感系统来执行，具体包括如下步骤：
步骤110、调节混沌光源，使混沌光源分别输出多个预设波长的混沌光。
其中，混沌光源可以为波长可调的环形腔光纤激光器、线性腔光纤激光器或者是八字形腔光纤激光器中的一种，可以在混沌光源工作波长范围内输出任意波长的混沌光，混沌光波长的调谐可以通过混沌光源内置的滤波器实现。
步骤120、多个预设波长的混沌光分别经过光纤分路器，分成信号光和参考光；参考光经所述光纤分路器第二输出端输出并被数据处理装置采集，信号光经光纤分路器、光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的反射光由光纤环行器第二输出端输出并被数据处理装置采集。
其中，光纤分路器、光纤环行器、光纤光栅传感器都是本领域常用的光纤器件，在此不再详述。混沌光源、光纤分路器、光纤环行器、光纤光栅传感器的连接方式为光纤耦合连接，光纤分路器第二输出端与光纤环行器第二输出端输出光信号，由于光信号频率高，不易直接处理，需要转换成电信号。数据处理装置包括光电探测器、示波器和计算机；光电探测器用于将光纤分路器第二输出端与光纤环行器第二输出端输出的光信号转换成电信号；示波器用于采集电信号，并生成数据；计算机用于分析处理所述数据，并输出测量结果。
可以理解的是，光纤分路器第二输出端与光纤环行器第二输出端分别连接到光电探测器，光电探测器可以是铟镓砷光电探测器，将接收到的光信号转换为电信号并经数据线传到示波器，示波器可以是数字示波器，计算机可以通过USB与示波器连接，用于处理示波器采集的数据，例如可以通过LabVIEW实时采集并输出测量结果。
步骤130、对采集的数据进行互相关及数据拟合操作，得到待测物理量的信息。
由于混沌光的自相关和同一束混沌光分成两束之后的互相关具有类似δ函数的性质，根据信号互相关峰值位置即可实现光纤光栅传感器的定位，根据不同波长时互相关峰值大小可得出光纤光栅的中心波长，进而得出待测物理量的信息。
该光纤光栅传感系统解调方法的工作原理为：
波长可调谐混沌光源发出的光信号传输到光纤分路器后分成两路，其中光纤分路器第二输出端输出的光作为参考光，通过光电探测器变成电信号，假设其输出满足的函数关系式为f(t)。光纤分路器第一输出端输出的光作为信号光，经过光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，光纤光栅传感器的反射光由光纤环行器第一输出端输入，由第二输出端输出并通过光电探测器变成电信号，假设往返时间为τ0，其信号满足的函数关系式为f(t-τ0)，则其互相关函数只有当τ＝τ0时，互相关函数存在唯一峰值。基于此原理，通过数据处理装置进行相关处理就可以获得信号光经过光纤光栅传感器反射的往返时间，再根据L＝c·τ0/(2·n)，从而获得光纤光栅传感器的精确定位，其中c为光在真空中的光速，n为光在光纤中的折射率。
由于光纤光栅的反射光谱有一定的宽度，当混沌光源的输出波长与光纤光栅中心波长弯曲匹配时，获得的互相关峰值最大，波长有偏移时互相关峰值相对较小，利用这个原理，可以根据混沌光源的输出不同波长时互相关峰值大小匹配出光纤光栅的中心波长，进而得出待测物理量的信息。
本实施例的技术方案，通过利用混沌光互相关具有类似于δ函数的性质，解决了长距离探测OTDR系统定位误差较大和传统光纤光栅解调系统成本高的问题，实现高精度定位和解调待测物理量的效果。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的光纤光栅传感系统结构示意图。本实施例可以以上述实施例为基础，提供了一种优选实例。
参考图3，本发明实施例提供的光纤光栅传感系统包含混沌光源1、光纤分路器(OC2)2、光纤环行器3、光纤光栅传感器4和数据处理装置5。
其中，混沌光源1为环形掺铒光纤混沌激光器，其基本原理为：半导体激光器(LD)产生的980nm的泵浦光通过波分复用器(WDM)泵浦8m长的掺铒光纤(EDF)，然后进入5km长的单模光纤中，光经过输出耦合器(OC1)时，10％的光输出，90％的光在腔内循环，偏振控制器(PC)调节光的偏振态，偏振无关隔离器(PI-ISO)保证光纤中光的单向传输，滤波器(Filter)用于调节输出波长，由于克尔效应产生的混沌激光由OC22分成两束，其中95％的混沌光经过光纤环行器3输入的光纤光栅传感器4中，图中只示出一个光纤光栅传感器4，同一光路可以串接多个光纤光栅传感器4，也可将光源分为多路，此类变形也在本发明保护范围内。
数据处理装置5包括光电探测器PD1和PD2、示波器OSC和计算机Computer；PD1用于将OC22第二输出端输出5％的参考光信号转换成参考电信号，PD2用于将经过光纤环行器3第一输出端进入光纤光栅传感器4并产生反射后由光纤环行器3第二输出端输出的反射光信号转换成信号电信号；OSC用于采集电信号，并生成数据；Computer用于分析处理数据，并输出测量结果。
本发明实施例光纤光栅传感器4所用的光纤光栅为反射率10％，中心波长为1563.7nm，如图4为光纤光栅反射光谱的示意图。利用上述实施例2描述的传感器定位和解调方法，可得如图5所示的结果，其中，图5(a)所示光纤光栅传感器4的位置为4.43m，实验时以0.02nm波长间隔分别调节混沌光源输出并采集参考电信号和信号电信号，然后进行互相关操作，取其峰值得到如图5(b)所示高斯曲线形状互相关峰值曲线，由曲线峰值可知光纤光栅反射光中心波长为1563.7nm。
当光纤光栅传感器4收到不同压力产生微应变时，会引起光纤光栅中心波长的变化，利用同样的方法，可以解调出不同微应变时对应的中心波长，进而得出光纤光栅传感器4发生的微应变。如图6所示为光纤光栅传感器受到不同微应变时测得的波长情况：
λ＝1563.68+0.00122με
且可知光纤光栅中心波长与微应变具有良好的线性关系(R2＝0.99793)，且由式可知传感器灵敏度为0.00122(nm/με)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种光纤光栅传感系统，其特征在于，包括混沌光源、光纤分路器、光纤环行器、光纤光栅传感器以及数据处理装置；
所述混沌光源与所述光纤分路器输入端连接，所述光纤分路器第一输出端与所述光纤环行器输入端连接，所述光纤环行器的第一输出端与所述光纤光栅传感器连接，所述光纤分路器第二输出端与所述光纤环行器的第二输出端都与所述数据处理装置连接；
所述混沌光源用于产生混沌光，经过所述光纤分路器，分成信号光和参考光；所述参考光经所述光纤分路器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集，所述信号光经所述光纤分路器、所述光纤环行器第一输出端之后进入所述光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器的反射光由所述光纤环行器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集；
所述数据处理装置对采集的信号进行处理，解调出待测物理量。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述混沌光源是波长可调谐的混沌光纤激光器。
3.根据权利要求2所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述混沌光纤激光器是光纤环形腔激光器、线性腔激光器和八字型光纤激光器中的一种。
4.根据权利要求2所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述混沌光纤激光器的波长调谐范围是1525nm～1565nm。
5.根据权利要求1所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述光纤分路器为分光比为95：5的单端输入，双端输出的光纤分路器。
6.根据权利要求1所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述光纤光栅传感器为温度传感器、压力传感器、应变传感器的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，形成所述光纤光栅传感器的光纤光栅参数完全相同。
8.根据权利要求7所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述光纤光栅的工作波长与所述混沌光源输出的波长相匹配。
9.根据权利要求1所述的光纤光栅传感系统，其特征在于，所述数据处理装置包括光电探测器、示波器和计算机；
所述光电探测器用于将所述光纤分路器第二输出端与所述光纤环行器第二输出端输出的光信号转换成电信号；
所述示波器用于采集所述电信号，并生成数据；
所述计算机用于分析处理所述数据，并输出测量结果。
10.一种光纤光栅传感系统解调方法，其特征在于，包括如下步骤：
调节混沌光源，使所述混沌光源分别输出多个预设波长的混沌光；
所述多个预设波长的混沌光分别经过光纤分路器，分成信号光和参考光；所述参考光经所述光纤分路器第二输出端输出并被数据处理装置采集，所述信号光经所述光纤分路器、光纤环行器第一输出端之后进入光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器的反射光由所述光纤环行器第二输出端输出并被所述数据处理装置采集；
对采集的数据进行互相关及数据拟合操作，得到待测物理量的信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711174682.8A CN107941254A (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种光纤光栅传感系统及其解调方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711174682.8A CN107941254A (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种光纤光栅传感系统及其解调方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107941254A true CN107941254A (zh) | 2018-04-20 |
Family
ID=61930693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711174682.8A Withdrawn CN107941254A (zh) | 2017-11-22 | 2017-11-22 | 一种光纤光栅传感系统及其解调方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107941254A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108801500A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-11-13 | 太原理工大学 | 基于混沌相关光纤环衰荡技术的光纤光栅温度传感器 |
| CN110806234A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-18 | 中广核核电运营有限公司 | 光纤光栅传感设备 |
| CN112683187A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-20 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种光纤光栅应变检测装置 |
| CN114526684A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-24 | 太原理工大学 | 一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101226100A (zh) * | 2008-01-31 | 2008-07-23 | 太原理工大学 | 混沌光时域反射仪及其测量方法 |
| CN101339246A (zh) * | 2008-08-08 | 2009-01-07 | 太原理工大学 | 混沌信号雷达汽车防撞系统及其方法 |
| CN102148643A (zh) * | 2011-05-07 | 2011-08-10 | 太原理工大学 | 用于波分复用无源光网络故障检测装置及其检测方法 |
| CN102506917A (zh) * | 2011-12-03 | 2012-06-20 | 太原理工大学 | 光纤混沌激光器用于光纤传感的装置及其方法 |
| CN107941253A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-04-20 | 周燕红 | 一种光纤环传感系统及实现方法 |
-
2017
- 2017-11-22 CN CN201711174682.8A patent/CN107941254A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101226100A (zh) * | 2008-01-31 | 2008-07-23 | 太原理工大学 | 混沌光时域反射仪及其测量方法 |
| CN101339246A (zh) * | 2008-08-08 | 2009-01-07 | 太原理工大学 | 混沌信号雷达汽车防撞系统及其方法 |
| CN102148643A (zh) * | 2011-05-07 | 2011-08-10 | 太原理工大学 | 用于波分复用无源光网络故障检测装置及其检测方法 |
| CN102506917A (zh) * | 2011-12-03 | 2012-06-20 | 太原理工大学 | 光纤混沌激光器用于光纤传感的装置及其方法 |
| CN107941253A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-04-20 | 周燕红 | 一种光纤环传感系统及实现方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108801500A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-11-13 | 太原理工大学 | 基于混沌相关光纤环衰荡技术的光纤光栅温度传感器 |
| CN110806234A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-02-18 | 中广核核电运营有限公司 | 光纤光栅传感设备 |
| CN112683187A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-20 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种光纤光栅应变检测装置 |
| CN112683187B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-06-03 | 中国兵器工业第五九研究所 | 一种光纤光栅应变检测装置 |
| CN114526684A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-24 | 太原理工大学 | 一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置 |
| CN114526684B (zh) * | 2022-01-19 | 2023-08-08 | 太原理工大学 | 一种混沌外调制的布里渊光时域反射温度与应变检测装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101793570B (zh) | 光纤布拉格光栅激光器的传感方法 | |
| CN107941254A (zh) | 一种光纤光栅传感系统及其解调方法 | |
| CA3023766C (en) | A fiber optic interrogation system for multiple distributed sensing systems | |
| CN104390723B (zh) | 基于多波长布里渊光纤激光器的光纤温度传感器 | |
| CN103575313B (zh) | 基于拍频技术的多纵模环形腔激光传感器频分复用装置 | |
| CN102506917A (zh) | 光纤混沌激光器用于光纤传感的装置及其方法 | |
| CN109186643B (zh) | 一种基于反射功能谐振滤波器的精确传感系统及传感方法 | |
| CN104697558A (zh) | 光纤分布式多参量传感测量系统 | |
| CN104617473B (zh) | 低插损三环路窄线宽布里渊光纤激光器 | |
| CN207300268U (zh) | 光纤布拉格光栅解调装置 | |
| CN111811554A (zh) | 基于光腔衰荡大范围高精度光纤光栅传感方法及装置 | |
| CN106679935A (zh) | 一种单模光纤双折射测量的装置及方法 | |
| CN201993558U (zh) | 一种光纤光栅波长解调装置 | |
| CN108801500A (zh) | 基于混沌相关光纤环衰荡技术的光纤光栅温度传感器 | |
| CN103438916A (zh) | 基于可饱和吸收光纤的光纤光栅波长解调装置 | |
| CN103344265A (zh) | 一种光纤光栅解调仪 | |
| CN107843273A (zh) | 一种光纤环传感系统及实现方法 | |
| CN102636203B (zh) | 一种基于双波长拍频技术的光纤光栅传感解调装置 | |
| CN205449354U (zh) | 一种利用多模光纤进行应力测量的装置 | |
| CN205449324U (zh) | 一种基于激光拍频实现错位光纤测温的装置 | |
| CN213238958U (zh) | 基于光电振荡器和光纤布拉格光栅阵列的传感解复用装置 | |
| Wu et al. | Simultaneous differential interrogation for multiple FBGs based on crossed Sagnac loops and microwave network | |
| CN104019760A (zh) | 布拉格光纤光栅应变传感器的灵敏度增强解调方法及装置 | |
| Vázquez et al. | Self-referencing fiber-optic intensity sensors using ring resonators and fiber Bragg gratings | |
| CN103575309A (zh) | 单光栅光纤多纵模激光直腔传感器频分复用装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20180420 |