CN110048768B - 一种针对同波长光纤编码组的识别系统及识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对同波长光纤编码组的识别系统及识别方法，其中识别系统包括脉冲光源、环形器、同波长光纤编码组、分光器、光电探测器和主控模块，所述脉冲光源、同波长光纤编码组和分光器的输入端依次连接所述环形器的三个端口，所述分光器的每个输出端均连接所述光电探测器。并联的多个光电探测器按时间顺序依次开启，并且开启间隔固定，实际上就是将反射光平均分割成多个间隔，对每个间隔内的光强进行差分计算，即可精确定位同波长光纤编码组的位置及其对应的码元，本发明利用加工难度较低的同波长光纤编码组，用并联式光电探测器辅助精确测量，因此整体设备成本低，精度也得到保证，有利于大面积推广。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，特别涉及一种针对同波长光纤编码组的识别系统及识别方法。
背景技术
现有的光纤编码识别技术主要依靠不同波长的光纤光栅进行编码识别，这种识别方法要达到高精度需要昂贵的设备，普通设备的精度难以达到要求，并且不同波长的光纤光栅加工难度大，因此采用这种识别系统及其识别方法并不利于推广使用。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种针对同波长光纤编码组的识别系统及识别方法，结构相对简单，制造成本低，精度高，有利于大面积推广使用。
根据本发明的第一方面，提供了一种针对同波长光纤编码组的识别系统，包括脉冲光源、环形器、同波长光纤编码组、分光器、光电探测器和主控模块，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，所述脉冲光源连接所述环形器的第一端，所述同波长光纤编码组通过光纤连接所述环形器的第二端，所述分光器的输入端连接所述环形器的第三端，所述分光器的每个输出端均连接所述光电探测器，所述光电探测器和脉冲光源与所述主控模块电连接。
上述针对同波长光纤编码组识别系统至少具有以下有益效果：利用分光器将多个光电探测器并联起来，当反射光经过环形器进入分光器时，分光器将反射光同时传送到光电探测器上，将多个光电探测器的测量结果作比较，可以精确得出同波长光纤编码组所在的位置和码元，本发明的利用加工难度较低的同波长光纤编码组，并用并联式光电探测器辅助精确测量，因此整体设备成本低，精度也得到保证，有利于大面积推广。
进一步，根据本发明第一方面所述的针对同波长光纤编码组识别系统，所述脉冲光源采用窄带脉冲激光器。基于激光器的峰值分布原理，脉冲在脉宽内并非完全峰值，因此采用窄带脉冲激光器能够提高识别精度。
进一步，根据本发明第一方面所述的针对同波长光纤编码组识别系统，所述同波长光纤编码组中包括两个以上光栅，相邻两个所述光栅之间的距离为L的整数倍，L表示相邻两个所述光栅之间的最短距离。规则的光栅排列结构便于计算所在距离和码元组成。
进一步，根据本发明第一方面所述的针对同波长光纤编码组识别系统，所述分光器的每个输出端到其所对应的所述光电探测器之间的距离相同。为保证反射光从分光器到光电探测器经过相同的时间，设计分光器的输出端的长度都相同，从而保证测量过程的准确性。
进一步，根据本发明第一方面所述的针对同波长光纤编码组识别系统，所述光电探测器为具有放大功能的雪崩光电二极管。由于反射光可能较弱，因此采用雪崩光电二极管对反射光的信号进行放大。
根据本发明的第二方面，提供一种应用上述任一所述针对同波长光纤编码组识别系统的识别方法，包括以下步骤：
所述主控模块控制所述脉冲光源输出窄带脉冲；
窄带脉冲经所述同波长光纤编码组反射，输入到所述分光器；
所述光电探测器按顺序开启，相邻两个所述光电探测器之间的开启时间间隔为窄带脉冲的脉宽/光电探测器的数量；
所述主控模块将所述光电探测器所采集到的光强数据进行差分计算，确定所述同波长光纤编码组的距离及其码元。
上述针对同波长光纤编码组识别方法至少具有以下有益效果：并联的多个光电探测器按时间顺序依次开启，并且开启间隔固定，实际上就是将反射光平均分割成多个间隔，对每个间隔内的光强进行差分计算，即可精确定位同波长光纤编码组的位置及其对应的码元。
进一步，根据本发明第二方面所述的识别方法，所述同波长光纤编码组中包括两个以上光栅，窄带脉冲经所述光栅反射所得的反射光之间时间差为单位间隔时间的整数倍，所述单位间隔时间为相距最近的两个光栅的反射光之间的时间差。规则的光栅排列结构便于计算所在距离和码元组成。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1为本发明实施例的结构连接示意图；
图2为本发明实施例的同波长光纤编码组的结构示意图；
图3为本发明的识别方法的流程图；
图4为本发明的识别方法的光电探测器的检测示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
同波长光纤编码组实际上光纤光栅的一种，在光纤上复刻多个能够反射想同波长的光栅，并使光栅之间按照一定的规则排布，使得反射光能够反映出该同波长光纤编码组的光栅排布方式，这个排布方式构成了代表该同波长光纤编码组的码元。
参照图1和图2，本发明第一方面的一个实施例涉及一种针对同波长光纤编码组的识别系统，包括脉冲光源100、环形器200、同波长光纤编码组300、分光器400、光电探测器500和主控模块600，环形器200包括第一端、第二端和第三端，脉冲光源100连接环形器200的第一端，同波长光纤编码组300通过光纤连接环形器200的第二端，分光器400的输入端连接环形器200的第三端，同波长光纤编码组300中包括两个以上光栅310，相邻两个光栅310之间的距离为 L的整数倍，L表示相邻两个光栅310之间的最短距离，分光器400的每个输出端均连接光电探测器500，光电探测器500和脉冲光源100与主控模块600电连接。
在本实施例中，脉冲光源100采用窄带脉冲激光器，其精度越高越好，分光器400的每个输出端到其所对应的光电探测器500之间的距离相同，光电探测器 500为具有放大功能的雪崩光电二极管。
可以理解的是，本实施例中的环形器200的第一端、第二端和第三端依次排列并且三个端口的单向通行方向一致；由于整体结构上涉及多个光学部件，因此应尽量减小光纤内损耗以保证测量的准确性。
参照图3，本发明第二方面的一个实施例涉及一种应用上述实施例的识别方法，包括以下步骤：
主控模块600控制脉冲光源100输出窄带脉冲；
窄带脉冲经同波长光纤编码组300反射，输入到分光器400；
光电探测器500按顺序开启，相邻两个光电探测器500之间的开启时间间隔为窄带脉冲的脉宽/光电探测器500的数量；
主控模块600将光电探测器500所采集到的光强数据进行差分计算，确定同波长光纤编码组300的距离及其码元。
由上述实施例中的同波长光纤编码组300的结构可知，窄带脉冲经光栅310 反射所得的反射光之间时间差为单位间隔时间的整数倍，单位间隔时间为相距最近的两个光栅310的反射光之间的时间差。
参照图4，纵坐标表示光电探测器500接收到的反射光的光强，横坐标表示时间，虚线表示某一光电探测器500开启的时间点，因此本实施例在工作方式上，并联的多个光电探测器500按时间顺序依次开启，并且开启间隔固定，实际上就是将反射光平均分割成多个间隔，对每个间隔内的光强进行差分计算，即可精确定位同波长光纤编码组300的位置及其对应的码元。上述两个实施例利用加工难度较低的同波长光纤编码组300，并用并联式光电探测器500辅助精确测量，因此整体设备成本低，精度也得到保证，有利于大面积推广。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种针对同波长光纤编码组的识别系统，其特征在于：包括脉冲光源、环形器、同波长光纤编码组、分光器、光电探测器和主控模块，所述环形器包括第一端、第二端和第三端，所述脉冲光源连接所述环形器的第一端，所述同波长光纤编码组通过光纤连接所述环形器的第二端，所述分光器的输入端连接所述环形器的第三端，所述分光器的每个输出端均连接所述光电探测器，所述光电探测器和脉冲光源与所述主控模块电连接；所述同波长光纤编码组中包括两个以上光栅，相邻两个所述光栅之间的距离为L的整数倍，L表示相邻两个所述光栅之间的最短距离；
其中，所述主控模块用于控制所述脉冲光源输出窄带脉冲，窄带脉冲经所述同波长光纤编码组反射，输入到所述分光器；
所述光电探测器用于按顺序开启，相邻两个所述光电探测器之间的开启时间间隔为窄带脉冲的脉宽除以所述光电探测器的数量的结果；
所述主控模块还用于将所述光电探测器所采集到的光强数据进行差分计算，确定所述同波长光纤编码组的距离及其码元。
2.根据权利要求1所述的一种针对同波长光纤编码组的识别系统，其特征在于：所述脉冲光源采用窄带脉冲激光器。
3.根据权利要求1所述的一种针对同波长光纤编码组的识别系统，其特征在于：所述分光器的每个输出端到其所对应的所述光电探测器之间的距离相同。
4.根据权利要求1所述的一种针对同波长光纤编码组的识别系统，其特征在于：所述光电探测器为具有放大功能的雪崩光电二极管。
5.一种应用权利要求1-4任一所述针对同波长光纤编码组识别系统的识别方法，包括以下步骤：
所述主控模块控制所述脉冲光源输出窄带脉冲；
窄带脉冲经所述同波长光纤编码组反射，输入到所述分光器；
所述光电探测器按顺序开启，相邻两个所述光电探测器之间的开启时间间隔为窄带脉冲的脉宽除以光电探测器的数量的结果；
所述主控模块将所述光电探测器所采集到的光强数据进行差分计算，确定所述同波长光纤编码组的距离及其码元。
6.根据权利要求5所述的一种识别方法，其特征在于：所述同波长光纤编码组中包括两个以上光栅，窄带脉冲经所述光栅反射所得的反射光之间时间差为单位间隔时间的整数倍，所述单位间隔时间为相距最近的两个光栅的反射光之间的时间差。
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