CN109459073A - 一种光纤传感器的解调系统及解调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤传感器的解调系统及解调方法，解调系统包括多模耦合器，与多模耦合器相连接的脉冲光源、反射面、光纤传感器和光电探测器，以及通过A/D转换器与光电探测器相连接的解调器，反射面与光纤传感器设置在同一环境中。本发明通过连有一段光纤的反射面，通过强度调制来消除因外界影响带来的干扰，从而使输出达到稳定，实现高精度获取光纤传感器数据，解决了现有光纤传感系统易受光源波动和外界环境因素的影响，导致解调精度低，系统工作稳定性差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种光纤传感器的解调系统及解调方法。
背景技术
随着光纤传感走向实际应用，传感系统的稳定性成为了传感测量领域的关键要求。例如医疗中用到光纤传感器测量较小的压力参量时，要求传感系统具有较高的精度和稳定性。由于现有传感系统的光源输出的不稳定易受外界环境因素的影响，导致其输出光强不稳定，从而存在传感精度低，系统工作性能不稳定等问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种光纤传感器的解调系统及解调方法解决了现有光纤传感系统精度低的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种光纤传感器的解调系统，其包括多模耦合器，与多模耦合器相连接的脉冲光源、反射面、光纤传感器和光电探测器，以及通过A/D转换器与光电探测器相连接的解调器；反射面与光纤传感器设置在同一环境中；
脉冲光源，用于产生脉冲光信号；
多模耦合器，用于接收来自脉冲光源的脉冲光信号并将其分别传输至光纤传感器和反射面，获取并耦合来自光纤传感器和反射面的光信号，并将耦合后的光信号发送至光电探测器；
光纤传感器，用于在受到外界作用力时，对来自多模耦合器的光信号进行干扰，得到受干扰后的光信号，并将受干扰后的光信号发送至多模耦合器；
反射面，用于反射来自多模耦合器的光信号；
光电探测器，用于接收来自多模耦合器的光信号并将其转换为模拟信号，并将得到的模拟信号发送至A/D转换器；
A/D转换器，用于将来自光电探测器的模拟信号转换为数字信号，并将得到的数字信号发送至解调器；
解调器，用于接收来自A/D转换器的数字信号，并根据该信号解调得到光纤传感器所受外界作用力的强度。
进一步地，多模耦合器为2x2多模光纤耦合器。
进一步地，光纤传感器为镀有高反膜的FP传感器。
进一步地，反射面为光纤端面、光纤光栅或FP腔。
进一步地，解调器为强度解调器。
提供一种光纤传感器的解调方法，其包括以下步骤：
S1、通过脉冲光源产生脉冲光信号，并将其传输至多模耦合器；
S2、通过多模耦合器将脉冲光源产生的脉冲光信号分别传输至反射面和镀有高反膜的FP传感器；
S3、通过镀有高反膜的FP传感器获取外界的作用力，并根据外界的作用力对来自多模耦合器的光信号进行干扰，得到受到干扰的光信号，并将受到干扰的光信号传输至多模耦合器；同时通过反射面将来自多模耦合器的脉冲光信号反射回多模耦合器；
S4、通过多模耦合器将来自镀有高反膜的FP传感器和反射面的信号进行耦合，并将耦合后的信号发送至光电探测器；
S5、通过光电探测器将耦合后的信号转换为模拟信号并发送至A/D转换器；
S6、通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号并发送至强度解调器；
S7、通过强度解调器解调得到的数字信号，得到镀有高反膜的FP传感器所受外界作用力的强度，完成脉冲光源多模传感解调。
本发明的有益效果为：本发明通过连有一段光纤的反射面，通过强度调制来消除因外界影响带来的干扰，从而使输出达到稳定，实现高精度获取光纤传感器数据，解决了现有光纤传感系统易受光源波动和外界环境因素的影响，导致解调精度低，系统工作稳定性差的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该光纤传感器的解调系统包括多模耦合器，与多模耦合器相连接的脉冲光源、反射面、光纤传感器和光电探测器，以及通过A/D转换器与光电探测器相连接的解调器；反射面与光纤传感器设置在同一环境中；
脉冲光源，用于产生脉冲光信号；
多模耦合器，用于接收来自脉冲光源的脉冲光信号并将其分别传输至光纤传感器和反射面，获取并耦合来自光纤传感器和反射面的光信号，并将耦合后的光信号发送至光电探测器；
光纤传感器，用于在受到外界作用力时，对来自多模耦合器的光信号进行干扰，得到受干扰后的光信号，并将受干扰后的光信号发送至多模耦合器；
反射面，用于反射来自多模耦合器的光信号；
光电探测器，用于接收来自多模耦合器的光信号并将其转换为模拟信号，并将得到的模拟信号发送至A/D转换器；
A/D转换器，用于将来自光电探测器的模拟信号转换为数字信号，并将得到的数字信号发送至解调器；
解调器，用于接收来自A/D转换器的数字信号，并根据该信号解调得到光纤传感器所受外界作用力的强度。
多模耦合器为2x2多模光纤耦合器。光纤传感器为镀有高反膜的FP传感器。反射面为光纤端面、光纤光栅或FP腔。解调器为强度解调器。FP传感器为法布里-珀罗传感器，FP腔为法布里-珀罗腔，FP腔可以由两个单一反射界面或布拉格光纤光栅构成。
该光纤传感器的解调方法包括以下步骤：
S1、通过脉冲光源产生脉冲光信号，并将其传输至多模耦合器；
S2、通过多模耦合器将脉冲光源产生的脉冲光信号分别传输至反射面和镀有高反膜的FP传感器；
S3、通过镀有高反膜的FP传感器获取外界的作用力，并根据外界的作用力对来自多模耦合器的光信号进行干扰，得到受到干扰的光信号，并将受到干扰的光信号传输至多模耦合器；同时通过反射面将来自多模耦合器的脉冲光信号反射回多模耦合器；
S4、通过多模耦合器将来自镀有高反膜的FP传感器和反射面的信号进行耦合，并将耦合后的信号发送至光电探测器；
S5、通过光电探测器将耦合后的信号转换为模拟信号并发送至A/D转换器；
S6、通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号并发送至强度解调器；
S7、通过强度解调器解调得到的数字信号，得到镀有高反膜的FP传感器所受外界作用力的强度，完成脉冲光源多模传感解调。
在本发明的一个实施例中，脉冲光源可以采用可调脉冲宽度的脉冲光源，脉冲宽度较宽时，可以通过加长接有反射面的光纤长度来消除光源波动，从而降低采样率；当脉冲宽度较窄时，可以减少光纤长度，从而增加采样率；具体强度解调是通过采集回来的两路信号进行相比，进而消除光源波动对光纤传感器所要获取数据的影响，而将反射面和光纤传感器设置在同一环境中可使得两者所受外界影响一致，两路信号进行相比亦可消除环境影响，从而高精度的解调出光纤传感器的信号，得到光纤传感器所受作用力。镀有高反膜的FP传感器可用来测试压强，通过改变压强，可解调出到传感器变化值，得出实际压强值。
综上，本发明通过连有一段光纤的反射面，通过强度调制来消除因外界影响带来的干扰，从而使输出达到稳定，实现高精度获取光纤传感器数据，解决了现有光纤传感系统易受光源波动和外界环境因素的影响，导致解调精度低，系统工作稳定性差的问题。
Claims (6)
1.一种光纤传感器的解调系统，其特征在于，包括多模耦合器，与所述多模耦合器相连接的脉冲光源、反射面、光纤传感器和光电探测器，以及通过A/D转换器与所述光电探测器相连接的解调器；所述反射面与光纤传感器设置在同一环境中；
所述脉冲光源，用于产生脉冲光信号；
所述多模耦合器，用于接收来自脉冲光源的脉冲光信号并将其分别传输至光纤传感器和反射面，获取并耦合来自光纤传感器和反射面的光信号，并将耦合后的光信号发送至光电探测器；
所述光纤传感器，用于在受到外界作用力时，对来自多模耦合器的光信号进行干扰，得到受干扰后的光信号，并将受干扰后的光信号发送至多模耦合器；
所述反射面，用于反射来自多模耦合器的光信号；
所述光电探测器，用于接收来自多模耦合器的光信号并将其转换为模拟信号，并将得到的模拟信号发送至A/D转换器；
所述A/D转换器，用于将来自光电探测器的模拟信号转换为数字信号，并将得到的数字信号发送至解调器；
所述解调器，用于接收来自A/D转换器的数字信号，并根据该信号解调得到光纤传感器所受外界作用力的强度。
2.根据权利要求1所述的光纤传感器的解调系统，其特征在于，所述多模耦合器为2x2多模光纤耦合器。
3.根据权利要求1所述的光纤传感器的解调系统，其特征在于，所述光纤传感器为镀有高反膜的FP传感器。
4.根据权利要求1所述的光纤传感器的解调系统，其特征在于，所述反射面为光纤端面、光纤光栅或FP腔。
5.根据权利要求1所述的光纤传感器的解调系统，其特征在于，所述解调器为强度解调器。
6.一种光纤传感器的解调方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过脉冲光源产生脉冲光信号，并将其传输至多模耦合器；
S2、通过多模耦合器将脉冲光源产生的脉冲光信号分别传输至反射面和镀有高反膜的FP传感器；
S3、通过镀有高反膜的FP传感器获取外界的作用力，并根据外界的作用力对来自多模耦合器的光信号进行干扰，得到受到干扰的光信号，并将受到干扰的光信号传输至多模耦合器；同时通过反射面将来自多模耦合器的脉冲光信号反射回多模耦合器；
S4、通过多模耦合器将来自镀有高反膜的FP传感器和反射面的信号进行耦合，并将耦合后的信号发送至光电探测器；
S5、通过光电探测器将耦合后的信号转换为模拟信号并发送至A/D转换器；
S6、通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号并发送至强度解调器；
S7、通过强度解调器解调得到的数字信号，得到镀有高反膜的FP传感器所受外界作用力的强度，完成脉冲光源多模传感解调。
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