CN112762920A - 一种光纤环结构及光纤环模拟测温结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤环结构及光纤环模拟测温结构，光纤环结构为空心柱状结构且包括在光纤环长度方向上设置的M层光纤，M≥2，其特征在于，光纤环结构包括L根光纤，L≥1，第i根光纤绕设形成在光纤环结构长度方向布置的M_i层光纤，光纤环结构每层光纤上光纤的匝数为N，每匝光纤均围成具有K个边的正多边形；光纤环结构每层光纤上均设置有至少3个布拉格光栅传感器，光纤环结构每层光纤上各个布拉格光栅传感器围成的图形为关于光纤环结构中心轴对称的图形，各个布拉格光栅传感器均设置于正多边形的边上。

Description

一种光纤环结构及光纤环模拟测温结构

技术领域

本发明属于光纤惯导技术领域，将一种新的一种基于光纤光栅的光纤环模拟测温结构应用于光纤陀螺光纤环温度的模拟测量。

背景技术

光纤环是光纤陀螺中的重要元件，用于敏感角速率，当光纤环沿轴向转动时，导致在光纤环中相向传播的两束光信号到达同一点时产生一个萨格纳克相位差，两束光波经过光纤环后由于温度变化引起的相位变化不同（即Shupe效应），Shupe效应严重影响光纤陀螺的精度，在高精度光纤陀螺中需要采用温度补偿的方法，减小Shupe效应带来的零偏漂移，为了达到最佳的温度补偿效果，需要准确测量光纤环整体的温度分布情况。

现有技术中，一般使用温度测量设备在光纤环外侧对光纤环的温度分布进行测量。但是，现有的温度测量设备仅能测量光纤环外边缘、内边缘在光纤环长度方向上的温度分布，而无法测量光纤环内部温度分布情况，而当光纤陀螺中的光纤环绕设匝数（圈数）较多时（例如绕设几十匝），则现有温度测量设备无法实现对距离光纤环内边缘、外边缘均较远的中间位置的温度进行测量，从而使得温度测量设备的测量结果所反映的光纤环温度分布情况非常片面，进而大大影响后续温度补偿的效果。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有温度测量设备的测量结果所反映的光纤环温度分布情况非常片面，进而大大影响后续温度补偿的效果的问题，提供一种光纤环结构。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种光纤环结构，所述光纤环结构为空心柱状结构且包括在光纤环长度方向上设置的M层光纤，M≥2，所述光纤环结构包括L根光纤，L≥1，第i根光纤绕设形成在光纤环结构长度方向布置的M_i层光纤，所述光纤环结构每层光纤上光纤的匝数为N，2≤M_i≤10，N≥5，每匝光纤均围成具有K个边的正多边形，K≥6，i=1,2,……,L；

当L≥2时，M₁层光纤、M₂层光纤、……、M_L层光纤在光纤环结构长度方向上依次设置，从而形成在光纤环长度方向上设置的M层光纤，M₁+M₂+……+M_L=M；

所述光纤环结构每层光纤上均设置有至少3个布拉格光栅传感器，所述光纤环结构每层光纤上各个布拉格光栅传感器围成的图形为关于光纤环结构中心轴对称的图形，各个布拉格光栅传感器均设置于正多边形的边上。

本发明中，申请人研究时发现，在光纤陀螺中的光纤环结构为环形，但是用于测量温度的布拉格光栅传感器不能弯曲。为了尽量模拟光纤环的真实工作情况，将光纤环围成具有至少6个边的正多边形结构，从而可以在正多边形的边上设置布拉格光栅传感器。由于至少6个边的正多边形结构近似于圆形，因此可以与实际截面为圆形的光纤环的结构近似，使得温度仿真结构较为与实际光纤环差别较小。另外，由于光纤陀螺中光源的波长范围有限，而需要进行测温的布拉格光栅传感器占据的波长范围需区分开，如果要保证温度测量分辨率，则无法设置过多的布拉格光栅传感器。因此，本申请中也可采用两根以上光纤共同形成在光纤环长度方向上设置的M层光纤，可单独将其中一根光纤连接到光路中，利用该根光纤上设置的各个布拉格光栅传感器测量温度，由于仅需要将一根光纤上的各个布拉格光栅传感器所占据的波长范围区分开，因此，每个布拉格光栅传感器仍可占据合适的波长范围，从而保证温度测量分辨率。通过依次将各根光纤上接入光路中，从而每次测量一根光纤上布拉格光栅传感器所在位置的温度，将各根光纤上的温度测量结果组合在一起，即可得到L根光纤共同构成的光纤环的温度分布情况。由于每层光纤上各个布拉格光栅传感器围成的图形为关于光纤环结构中心轴对称的图形，因此使得各个温度测量点分布均匀。

进一步地，定义光纤环结构每层光纤中最内侧一匝光纤、最外侧一匝光纤分别为第1匝光纤、第N匝光纤；

所述光纤环结构每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N_S匝光纤设置有所述布拉格光栅传感器；当N为偶数时，2≤S≤N/2，当N为奇数时，2≤S≤(N+1)/2；2≤(N_j+1-N_j)≤10，(N₂-N₁)= (N₃-N₂)=……=(N_S-N_S-1)，1≤j≤S-1。

本发明中，通过上述设置，使得布拉格光栅传感器可以在每层光纤中从最内侧向最外侧均匀布置。

进一步地，K为偶数，所述光纤环结构每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N_S匝光纤中的每匝光纤上不相邻的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器。

本发明中，通过上述设置，使得布拉格光栅传感器可以在每匝光纤上均匀布置，从而较好地反映光纤环结构的温度分布特性。

进一步地，所述光纤环结构相邻两层光纤中，位于上层的第N_j匝光纤上设置的K/2个布拉格光栅传感器所在的K/2个边与位于下层的第N_j匝光纤上设置的K/2个布拉格光栅传感器所在的K/2个边在光纤环结构长度方向上错开设置。

本发明中，通过令位于上层、位于上层的第N_j匝光纤上设置的布拉格光栅传感器，使得温度测量点的分布范围更大，使得温度测量点可以覆盖光纤环较大的区域。

进一步地，第N_j+1匝光纤的K个边之中，与第N_j匝光纤上设置有布拉格光栅传感器的K/2个边对应的K/2个边之外的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器。

本发明中，通过令第N_j匝光纤、第N_j+1匝光纤上设置的布拉格光栅传感器相互错开设置，从而使得温度测量点的分布范围更大，使得温度测量点可以覆盖光纤环较大的区域。

进一步地，各根光纤长度相同，M₁=M₂=……=M_L；

优选地，L=4，M₁=M₂=M₃=M₄=5，N=40；

更优选地，所述光纤环结构每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N₄匝光纤设置有所述布拉格光栅传感器，(N_j+1-N_j)=10，1≤j≤3。

进一步地，K=8。

申请人研究时发现，当正多边形的边数越多时，则越接近于被模拟的光纤环结构的圆形横截面，但这样会加大光纤绕设难度，而且，由于布拉格光栅传感器需要一定的布置空间，因此也要求正多边形的边长达到一定长度，因此，综合权衡考虑，K=8是较为优选的技术方案。

本发明还提供一种光纤环模拟测温结构，包括宽谱光源、耦合器、滤波器、光电探测器、信号处理模块，所述耦合器具有输入端、第一输出端、第二输出端，所述耦合器的输入端、第一输出端分别与宽谱光源输出端、窄带滤波器一端对应连接，所述光电探测器两端分别与窄带滤波器另一端、信号处理模块输入端对应连接；

所述光纤环模拟测温结构还包括如上述任一项所述的光纤环结构，各根光纤的长度之和等于被模拟光纤环长度；

当L=1时，1根光纤一端与所述耦合器的第二输出端连接；

当L≥2时，各根光纤的一端可切换地与耦合器的第二输出端连接。

本发明中，采用两根以上光纤共同形成在光纤环长度方向上设置的M层光纤，且各根光纤的长度之和等于被模拟光纤环长度。测量时单独将其中一根光纤连接到光路中，利用该根光纤上设置的各个布拉格光栅传感器测量温度，由于仅需要将一根光纤上的各个布拉格光栅传感器所占据的波长范围区分开，因此，每个布拉格光栅传感器仍可占据合适的波长范围，从而保证温度测量分辨率。通过依次将各根光纤上接入光路中，从而每次测量一根光纤上布拉格光栅传感器所在位置的温度，将各根光纤上的温度测量结果组合在一起，即可得到L根光纤共同构成的光纤环的温度分布情况。由于每层光纤上各个布拉格光栅传感器围成的图形为关于光纤环结构中心轴对称的图形，因此使得各个温度测量点分布均匀。

进一步地，L≥2，所述光纤环模拟测温结构还包括具有至少L个开关的光开关阵列，光开关阵列第i个开关的两端分别与耦合器的第二输出端、第i根光纤的一端连接。

本发明中，通过设置光开关阵列，从而可以控制将哪一根光纤接入光路中。

进一步地，所述光纤环模拟测温结构还包括容纳光纤环模拟测温结构的箱体，所述箱体内设置有结构本体，所述光纤环结构绕设在结构本体外壁面上；

所述结构本体在光纤环结构长度方向上的一侧设置有宽谱光源、信号处理模块；

所述结构本体在光纤环结构长度方向上的另一侧设置有光开关阵列、窄带滤波器、光电探测器、耦合器；

优选地，所述结构本体在光纤环结构长度方向上的另一侧开设有分别用于容纳光开关阵列、光电探测器的第一凹槽、第二凹槽。

本发明的优点在于，采用分布式光纤光栅测温的方式，可以实时精确测量环形结构各个节点的温度值，从而近似模拟出光纤环各个节点的温度值，大大优化了传统的基于外部温度和温度变化率的温度补偿方式，提高了光纤陀螺温度补偿后的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的光纤环结构的立体结构示意图；

图2是图1的其中一层光纤的俯视示意图；

图3是图1的相邻两层光纤上布拉格光栅传感器的分布示意图；

图4是图1的侧视示意图；

图5是本发明实施例的光纤环模拟测温结构的光路、电路示意图；

图6是本发明实施例的光纤环模拟测温结构的布置位置的剖视示意图。

上述附图中，1-结构本体，2-底板，3-外罩，4、光纤环结构，41、布拉格光栅传感器，5-宽谱光源，6-光开关阵列，7-滤波器，8-光电探测器，9-耦合器，10-信号处理模块，11-光源驱动板。

具体实施方式

下面将结合本申请的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种光纤环结构，所述光纤环结构4为空心柱状结构且包括在光纤环长度方向上设置的M层光纤，M≥2，所述光纤环结构4包括L根光纤，L≥1，第i根光纤绕设形成在光纤环结构4长度方向布置的M_i层光纤，所述光纤环结构4每层光纤上光纤的匝数为N，2≤M_i≤10，N≥5，每匝光纤均围成具有K个边的正多边形，K≥6，i=1,2,……,L；

当L≥2时，M₁层光纤、M₂层光纤、……、M_L层光纤在光纤环结构4长度方向上依次设置，从而形成在光纤环长度方向上设置的M层光纤，M₁+M₂+……+M_L=M；

所述光纤环结构4每层光纤上均设置有至少3个布拉格光栅传感器41，所述光纤环结构4每层光纤上各个布拉格光栅传感器41围成的图形为关于光纤环结构4中心轴对称的图形，各个布拉格光栅传感器41均设置于正多边形的边上。

在光纤环结构的一种优选技术方案中，定义光纤环结构4每层光纤中最内侧一匝光纤、最外侧一匝光纤分别为第1匝光纤、第N匝光纤；

所述光纤环结构4每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N_S匝光纤设置有所述布拉格光栅传感器41；当N为偶数时，2≤S≤N/2，当N为奇数时，2≤S≤(N+1)/2；2≤(N_j+1-N_j)≤10，1≤j≤s-1。

在光纤环结构的一种优选技术方案中，K为偶数，所述光纤环结构4每层光纤中，第N₁匝光纤不相邻的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器41，第N₂匝光纤不相邻的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器41，……第N_S匝光纤不相邻的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器41。

在光纤环结构的一种优选技术方案中，所述光纤环结构4相邻两层光纤中，位于上层的第N_j匝光纤上设置的K/2个布拉格光栅传感器41所在的K/2个边与位于下层的第N_j匝光纤上设置的K/2个布拉格光栅传感器41所在的K/2个边在光纤环结构4长度方向上错开设置。

在光纤环结构的一种优选技术方案中，第N_j+1匝光纤的K个边之中，与第N_j匝光纤上设置有布拉格光栅传感器41的K/2个边对应的K/2个边之外的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器41。

在光纤环结构的一种优选技术方案中，各根光纤长度相同，M₁=M₂=……=M_L。

在光纤环结构的进一步地优选技术方案中，L=4，M₁=M₂=M₃=M₄=5，N=40。

在光纤环结构的更进一步地优选技术方案中，所述光纤环结构4每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N₄匝光纤设置有所述布拉格光栅传感器41，(N_j+1-N_j)=10，1≤j≤3。

本发明还提供一种光纤环模拟测温结构，包括宽谱光源5、耦合器9、滤波器7、光电探测器8、信号处理模块10，所述耦合器9具有输入端、第一输出端、第二输出端，所述耦合器9的输入端、第一输出端分别与宽谱光源5输出端、窄带滤波器7一端对应连接，所述光电探测器8两端分别与窄带滤波器7另一端、信号处理模块10输入端对应连接；

其特征在于，所述光纤环模拟测温结构还包括如权利要求1-7中任一项所述的光纤环结构4，各根光纤的长度之和等于被模拟光纤环长度；

当L=1时，1根光纤一端与所述耦合器9的第二输出端连接；

当L≥2时，各根光纤的一端可切换地与耦合器9的第二输出端连接。

在光纤环模拟测温结构的一种优选技术方案中，L≥2，所述光纤环模拟测温结构还包括具有至少L个开关的光开关阵列6，光开关阵列6第i个开关的两端分别与耦合器9的第二输出端、第i根光纤的一端连接。

在光纤环模拟测温结构的一种优选技术方案中，所述光纤环模拟测温结构还包括容纳光纤环模拟测温结构的箱体，所述箱体内设置有结构本体1，所述光纤环结构4绕设在结构本体1外壁面上；

所述结构本体1在光纤环结构4长度方向上的一侧设置有宽谱光源5、信号处理模块10；

所述结构本体1在光纤环结构4长度方向上的另一侧设置有光开关阵列6、窄带滤波器7、光电探测器8、耦合器9。

滤波器7优选为窄带滤波器，更优选为可调谐窄带滤波器。

结构本体1由铝合金制成。箱体由底板2、外罩3围成。底板2位于结构本体1下方，外罩3包裹在结构本体1的外围和上方，并与用螺钉和底板2连接。

光路结构包括：光纤环结构4（也可称为光栅模拟环）、宽谱光源5、光开关阵列6、可调谐窄带滤波器、光电探测器8、耦合器9和连接尾纤。光栅模拟环、宽谱光源、光开关阵列、可调谐窄带滤波器、光电探测器、耦合器之间通过连接尾纤光纤熔接相连接。光纤环结构4、宽谱光源5设置在结构本体1下方。可调谐窄带滤波器用于减低光路噪声，提高测温准确性。

光开关驱动装置启动光开关阵列6，控制多路光纤（多根光纤）的通断。光开关阵列6控制4路光纤光栅（4根光纤）的通断，以达到分布式测量的目的。

光开关阵列6、可调谐窄带滤波器、光电探测器8、耦合器9设置在结构本体1上方。

宽谱光源5输出宽谱光束，经过耦合器9和光开关阵列6传输至光栅模拟环中，光栅模拟环中每段布拉格光栅反射当前温度下的特定波长的光，反射光经过耦合器9和可调谐窄带滤波器传输至光电探测器8。

宽谱光源5与结构本体1采用螺钉连接，与光源驱动板11采用电气焊接连接。光开关阵列6与结构本体1采用螺钉连接。可调谐窄带滤波器7与结构本体1采用硅橡胶粘接连接，耦合器9与结构本体1采用硅橡胶粘接连接。光电探测器8与信号处理模块10采用电气焊接连接，光开关阵列6与信号处理模块10采用电气焊接连接。信号处理模块10与结构本体1采用螺钉连接。宽谱光源5、耦合器9、光开关阵列6、光栅模拟环、可调谐窄带滤波器7、光电探测器8之间通过连接尾纤光纤熔接相连接。

电路结构包括：信号处理模块10（信息处理板）和光源驱动板11。信息处理板包括FPGA逻辑运算单元、A/D转换器、光开关驱动装置，该部分为现有技术的内容。光源驱动板11驱动宽谱光源5工作。信息处理板和光源驱动板5中发热功率元器件的功率和布局与光纤陀螺的信息处理板和光源驱动板一致，以达到模拟仿真的效果。A/D转换器将采集到的光电探测器输出的电压模拟信号转化成数字信号，发送到FPGA逻辑运算单元中进行处理运算，通过解调算法，解调得到光栅模拟环中每段布拉格光栅的实时温度，模拟出光纤环在光纤陀螺各类工作环境中的温度场模型。其中，解调原理和解调算法为本领域已有通用技术。

在光纤环模拟测温结构的一种进一步优选技术方案中，所述结构本体1在光纤环结构4长度方向上的另一侧开设有分别用于容纳光开关阵列6、光电探测器8的第一凹槽、第二凹槽。

以下结合附图1-6进一步阐述，其中K=8。

本发明提出一种基于光纤光栅的光纤环模拟测温结构，设计了一种近似与光纤环的环形结构，采用柱形绕线的方法，将含有光纤光栅的一段光纤绕制成一个正八边形环形柱结构，利用布拉格光纤光栅测温技术，模拟测量光纤环在各类工作环境中的实时温度，并建立温度场模型。

所述各层光纤围成图形的形状和面积均相同，即光纤环结构4各个横截面的形状、面积相同。光纤环结构4的横截面为八边形环状结构（空心）。各根光纤的另一端均空置。

在一段与待测光纤环长度相当的光纤上，每特定间距光刻一小段布拉格光栅，每一段布拉格光栅构成1路布拉格光栅，每段布拉格光栅都能反射特定波长的光波信号。将多路布拉格光栅绕制的光纤环以下均称作光栅模拟环。

光源驱动板驱动宽谱光源输出宽谱光束，经过耦合器传输至光栅模拟环中，光栅模拟环中每段布拉格光栅反射当前温度下的特定波长的光，反射光经过耦合器和可调谐窄带滤波器传输至光电探测器，数据采集板中的A/D转换器将采集到的光电探测器输出的电压模拟信号转化成数字信号，发送到FPGA逻辑运算单元中进行处理运算，通过解调算法，解调得到光栅模拟环中每段布拉格光栅的实时温度，模拟出光纤环在光纤陀螺各类工作环境中的温度场模型。

其中采用一段刻有多个布拉格光栅的光纤绕制一只正八边形的光栅模拟环4，光栅模拟环采用环氧AB胶与结构本体1连接。

布拉格光栅受温度变化影响，光栅栅距就会发生变化，反射波的光波波长也会随之改变，且布拉格光栅的波长变化量与温度变化量有对应关系式，从而测得所受温度变化。关于布拉格光纤光栅测温，为现有技术的内容。

在本发明的一优选实例中，每个布拉格光栅的测量范围均为-40℃~+80℃，测量精度0.1℃，光栅中心波长1510~1590nm。每路光纤光刻20个布拉格光栅构成1路光纤光栅。这些参数根据大多数光纤陀螺工作状态下，实际的工作温度范围确定，本领域技术人员可以理解。

在本发明的一优选实例中，光开关阵列6，选用4路光开关，控制4路光纤光栅的通断，光栅模拟环中共有4×20（80）个布拉格光栅测温点。

在本发明的一优选实例中，光栅模拟环4共20层，每层40匝，每层光纤分布有4个布拉格光栅测温点，分别为每层光纤的第5、15、25、35匝中。

在本发明的一优选实例中，信号处理模块10中，光纤光栅波长解调范围1510-1590nm，波长分辨率1pm，波长解调精度3pm，解调扫描频率50Hz。

每路的20个测量节点均为波长1510-1590nm中的不同波段，每个波段的测温范围均为-40~+80℃，且即使温度相同，每个波段反射的光波波长也不同，在每个布拉格光栅传感器对应的每个波段中，通过波长即可确定该布拉格光栅传感器所测量的温度值。

宽带光由宽谱光源5发射出来后，每个布拉格光栅的反射波长不一样，反射光经解调后，可以得到反射光的波长及变化，即可得到每个布拉格光栅的测量温度。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种光纤环结构，所述光纤环结构（4）为空心柱状结构且包括在光纤环长度方向上设置的M层光纤，M≥2，其特征在于，所述光纤环结构（4）包括L根光纤，L≥1，第i根光纤绕设形成在光纤环结构（4）长度方向布置的M_i层光纤，所述光纤环结构（4）每层光纤上光纤的匝数为N，2≤M_i≤10，N≥5，每匝光纤均围成具有K个边的正多边形，K≥6，i=1,2,……,L；

当L≥2时，M₁层光纤、M₂层光纤、……、M_L层光纤在光纤环结构（4）长度方向上依次设置，从而形成在光纤环长度方向上设置的M层光纤，M₁+M₂+……+M_L=M；

所述光纤环结构（4）每层光纤上均设置有至少3个布拉格光栅传感器（41），所述光纤环结构（4）每层光纤上各个布拉格光栅传感器（41）围成的图形为关于光纤环结构（4）中心轴对称的图形，各个布拉格光栅传感器（41）均设置于正多边形的边上。

2.根据权利要求1所述的光纤环结构，其特征在于：定义光纤环结构（4）每层光纤中最内侧一匝光纤、最外侧一匝光纤分别为第1匝光纤、第N匝光纤；

所述光纤环结构（4）每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N_S匝光纤设置有所述布拉格光栅传感器（41）；当N为偶数时，2≤S≤N/2，当N为奇数时，2≤S≤(N+1)/2；2≤(N_j+1-N_j)≤10，(N₂-N₁)= (N₃-N₂)=……=(N_S-N_S-1)，1≤j≤S-1。

3.根据权利要求2所述的光纤环结构，其特征在于：K为偶数，所述光纤环结构（4）每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N_S匝光纤中的每匝光纤上不相邻的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器（41）。

4.根据权利要求3所述的光纤环结构，其特征在于：所述光纤环结构（4）相邻两层光纤中，位于上层的第N_j匝光纤上设置的K/2个布拉格光栅传感器（41）所在的K/2个边与位于下层的第N_j匝光纤上设置的K/2个布拉格光栅传感器（41）所在的K/2个边在光纤环结构（4）长度方向上错开设置。

5.根据权利要求3所述的光纤环结构，其特征在于：第N_j+1匝光纤的K个边之中，与第N_j匝光纤上设置有布拉格光栅传感器（41）的K/2个边对应的K/2个边之外的K/2个边上分别设置有K/2个布拉格光栅传感器（41）。

6.根据权利要求1所述的光纤环结构，其特征在于：各根光纤长度相同，M₁=M₂=……=M_L；

优选地，L=4，M₁=M₂=M₃=M₄=5，N=40；

更优选地，所述光纤环结构（4）每层光纤的第N₁匝光纤、第N₂匝光纤、……、第N₄匝光纤设置有所述布拉格光栅传感器（41），(N_j+1-N_j)=10，1≤j≤3。

7.根据权利要求1所述的光纤环结构，其特征在于：K=8。

8.一种光纤环模拟测温结构，包括宽谱光源（5）、耦合器（9）、滤波器（7）、光电探测器（8）、信号处理模块（10），所述耦合器（9）具有输入端、第一输出端、第二输出端，所述耦合器（9）的输入端、第一输出端分别与宽谱光源（5）输出端、窄带滤波器（7）一端对应连接，所述光电探测器（8）两端分别与窄带滤波器（7）另一端、信号处理模块（10）输入端对应连接；

其特征在于，所述光纤环模拟测温结构还包括如权利要求1-7中任一项所述的光纤环结构（4），各根光纤的长度之和等于被模拟光纤环长度；

当L=1时，1根光纤一端与所述耦合器（9）的第二输出端连接；

当L≥2时，各根光纤的一端可切换地与耦合器（9）的第二输出端连接。

9.根据权利要求8所述的光纤环模拟测温结构，其特征在于：L≥2，所述光纤环模拟测温结构还包括具有至少L个开关的光开关阵列（6），光开关阵列（6）第i个开关的两端分别与耦合器（9）的第二输出端、第i根光纤的一端连接。

10.根据权利要求9所述的光纤环模拟测温结构，其特征在于：所述光纤环模拟测温结构还包括容纳光纤环模拟测温结构的箱体，所述箱体内设置有结构本体（1），所述光纤环结构（4）绕设在结构本体（1）外壁面上；

所述结构本体（1）在光纤环结构（4）长度方向上的一侧设置有宽谱光源（5）、信号处理模块（10）；

所述结构本体（1）在光纤环结构（4）长度方向上的另一侧设置有光开关阵列（6）、窄带滤波器（7）、光电探测器（8）、耦合器（9）；

优选地，所述结构本体（1）在光纤环结构（4）长度方向上的另一侧开设有分别用于容纳光开关阵列（6）、光电探测器（8）的第一凹槽、第二凹槽。

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