CN113670347B - 一种高分辨力准分布式物理量测量方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了种高分辨力准分布式物理量测量方法，通过耦合于待测物体的光纤光栅阵列测量待测物体的物理量变化，其采用分布式反馈阵列激光器提供拼接的测量光并将测量物理状态下的中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化。本申请采用一种等光频间隔采样的方式获取光栅阵列的光谱，进而实现光纤光栅阵列的波长解调与准分布式物理量测量。获得了大范围访问带宽，使得可以复用更多数量的光纤光栅，提高了单个光纤光栅可探测到的物理量测量的量程。本申请还公开了相应的装置和系统。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种高分辨力光纤光栅阵列测量方法、装置及系统。
背景技术
光纤光栅阵列是在一根光纤上逐个位置刻写光纤光栅的光纤传感器，各个光纤光栅通常具有较强的反射率，且中心波长各不相同。由于传感器上的光纤光栅分布于空间离散位置上，故具有该形式的光纤光栅阵列是准分布式光纤传感器。传感器在使用时一般位于被测对象处，可以感测被测对象不同位置的温度或者应变等物理量。物理量的变化会导致光栅的中心波长发生偏移。光纤光栅阵列解调方法有很多种，包括FP滤波器法，可调谐光源法，宽带光源波分复用法等([1]王庆华,基于FBG传感信号解调技术的研究,2006,燕山大学.[2]代勇波,光纤光栅传感特性与多点复用技术研究,2012,哈尔滨工业大学)。各种方法的目的都是得到光纤光栅阵列上不同位置光栅的中心波长值，进而获取被测物理量信息。
基于直接强度探测的光纤光栅阵列物理量测量方法与装置中使用窄线宽可调谐激光器作为系统光源，要求被测光纤光栅阵列上各个光栅的中心波长具有一定间隔且保证相邻中心波长的光栅在发生外界物理量变化的作用后中心波长不重合，也就是每个光栅都具有各自独立的带宽。可调谐光源总的调谐带宽(调谐范围)决定了单根光纤传感器上可复用的光纤光栅的最大数量以及每一个光栅所占用的带宽。每一个光栅所占用的带宽和被测物理量量程直接相关。以上特征和宽带光源波分复用与解调方法很像，但是由于是通过波长逐点扫描来获取整个带宽下各个光栅的光谱，因此基于直接强度探测的光纤光栅阵列物理量测量方法的测量精度和光谱分辨力更高。光谱分辨力取决于光谱的原始采样点间距。对于该解调装置和方法中，为了进一步提高复用数量以及测量量程和分辨力，需要可调谐光源具有更宽的调谐范围以及光谱分辨力。现有基于直接强度探测的光纤光栅阵列物理量测量装置与方法采用的可调谐光源如DBR激光器，对于该采用该激光器的光纤光栅阵列解调装置，一般是步进式扫描，如每步进1pm触发一次采集，通过在全波段的步进扫描与采集，恢复出整个波段的光纤光栅阵列光谱信息([1]崔巍,苏建加,姜培培,吴波,沈永行.基于可调谐半导体激光器的高分辨率多路复用光纤光栅波长解调系统[J].光子学报,2016,45(07):65-7[2]楚奇梁.基于可调谐激光器的光纤光栅波长解调系统误差分析与仪器化研究[D].天津大学,2018.)。但是该方法调谐范围有限(DBR激光器调谐范围在15nm左右)且因为是步进式扫描，所以光谱的原始采样点也为步进量1pm，限制了原始光谱分辨力也就限制了被测物理量的分辨力。
分布式反馈激光器是半导体激光器的一种，分布式反馈激光器的波长不仅可随电流或温度连续调谐,还具有线宽窄、频率稳定度高等优点。由于温度调谐灵敏度高且波长调谐范围大，故通常情况下采用温度进行波长调谐。但是温度调谐速度慢，通常不超过5nm/s。对于一般的商用的分布式反馈激光器，温度每变化1摄氏度，波长变换0.1nm左右，调谐范围一般低于5nm。另一方面，激光器驱动电流调谐实现的波长调谐灵敏度低，调谐范围小，通常在标称安全电流以下每mA对应波长变换量为1pm左右。因此，在可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)，密集波分复用(DWDM)等场景下，一般将分布式反馈激光器的驱动电流设置为恒定值，而仅通过改变温度来实现波长调制。
近年来有学者指出可以通过短时间对分布式反馈激光器施加超过安全电流的调制电流来对激光器实现更宽范围的波长调谐，如Njegovec等人通过实验验证了采用持续时间200ns，峰值电流2A的的斜坡驱动电流信号下对分布式反馈激光器调谐波长达到10nm，这一驱动方式有效拓展了单个分布式反馈激光器的电流驱动下的波长调谐范围。(Njegovec,M.and D.Donlagic,Rapid and broad wavelength sweeping of standardtelecommunication distributed feedback laser diode.Opt Lett,2013.38(11):p.1999-2001.)
另一方面，分布式反馈阵列激光器(DFB阵列激光器)近年来应用于光通信领域，在光传输网和光互联等以及其他波分复用系统中得到重要应用(参考文献：[1]马丽,朱洪亮,梁松,王宝军,张灿,赵玲娟,边静,陈明华.DFB激光器阵列与MMI耦合器、SOA的单片集成.光电子.激光,2013,24(03):424-428.[2]Kobayashi,Go,et al.Narrow linewidth tunablelight source integrated with distributed reflector laser array.Optical FiberCommunication Conference.Optical Society of America,2014.[3]Ni Y,Kong X,Gu X,et al.Packaging and testing of multi-wavelength DFB laser array using RECtechnology.Optics Communications,2014,312:123-126.)。
发明内容
本发明将分布式反馈阵列激光器应用于基于直接强度探测的光纤光栅阵列物理量测量装置中，并采用一种等频率间隔采样的方式获取光栅阵列的光谱，进而实现光纤光栅阵列的波长解调与准分布式物理量测量。
本发明的一些实施例提供了一种高分辨力准分布式物理量测量方法，通过耦合于待测物体的光纤光栅阵列测量待测物体的物理量变化，包括步骤：提供分布式反馈阵列激光器中所述选定的激光二极管通过所述改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的所述输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；提供包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号；提供所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述直接强度探测信号；根据所述的绝对波长信息确定所述相对波长监测信号和所述直接强度探测信号的拼接点；根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的直接强度探测信号；基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；将所述中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化。
本发明的另一些实施例提供了一种高分辨力准分布式物理量测量装置，用于通过耦合于待测物体的光纤光栅阵列测量待测物体的物理量变化，该装置包括分布式反馈阵列激光器，配置为提供分布式反馈阵列激光器中所述选定的激光二极管通过所述改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的所述输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；直接强度探测单元，包括用于将光导入到所述光纤光栅阵列的光纤耦合器或者环形器，以及耦合于所述环形器或者光纤耦合器的光电探测器，所述探测单元被配置为将所述激光输出导入所述光纤光栅阵列并将所述光纤光栅阵列的反射光转换为直接强度探测信号；绝对波长监测单元，配置为接收所述激光输出并提供包含所述激光输出的绝对波长信息的激光输出波长监测信号；采集单元，配置为同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；以及数据处理单元，配置为：根据所述的绝对波长信息确定直接强度探测信号的拼接点；根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的直接强度探测信号；基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；将所述中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化。
本申请的实施例还提供了基于上述高分辨力准分布式物理量测量装置的系统。
本发明的有益效果：本发明构建了基于分布式反馈阵列激光器与光纤光栅阵列的准分布式物理量测量系统，并采用一种等光频间隔采样的方式获取光栅阵列的光谱，进而实现光纤光栅阵列的波长解调与准分布式物理量测量。获得了大范围访问带宽，使得可以复用更多数量的光纤光栅，提高了单个光纤光栅可探测到的物理量测量的量程。同时以更密的等光频采样点恢复了光纤光栅阵列传感器的反射光谱，提高了被测物理量的分辨力与解调精度。同时，由于电流调谐速度较温度调谐速度快，测量时间可以在几个毫秒内完成，可以将原本受限于系统光源调谐速度只能工作在静态或准静态测量的分布式物理量测量系统可以应用于动态测量场合。
附图说明
图1为依据本申请的实施例的一种分布式反馈阵列激光器结构示意图；
图1中：43为多模干涉耦合器，44为度热电冷却器，45为热敏电阻，2为分布式反馈阵列激光器。
图2为依据本申请的实施例的基于分布式反馈阵列激光器的高分辨力准分布式物理量测量装置；
图2中，28为第一激光二极管引脚，29为第二激光二极管引脚，30为第十二激光二极管引脚，27为热电冷却器引脚，1为控制单元，26为温度控制单元，25为高速电学开关，24为电流驱动单元，2为分布式反馈阵列激光器，3为第一光纤耦合器，12为第二光纤耦合器，23为延时光纤，13为第一法拉第旋转镜，14为第二法拉第旋转镜，15为第二光电探测器，19为采集单元，36为存储单元，37为数据处理单元，5为光纤环形器，38为第一光电探测器，4为光纤光栅阵列传感器，8为控制单元，20为绝对波长监测单元，17为氰化氢分子气室，18为第三光电探测器，21为相对波长监测单元，40为闭环功率控制单元，22为直接强度探测单元。
图3为依据本申请的实施例的光纤光栅阵列示意图；
图3中，31为第一光纤光栅，32为第二光纤光栅，33为第三光纤光栅，34为第六光纤光栅，35为第七光纤光栅。
图4为依据本申请的实施例的光纤光栅阵列光谱；
图5为依据本申请的实施例的特征信号输出时序关系示意图；
图5中，47为第一激光二极管驱动电流信号，48为第二激光二极管驱动电流信号，49为第三激光二极管驱动电流信号，50为第十激光二极管驱动电流信号，51为第十一激光二极管驱动电流信号，52为第十二激光二极管驱动电流信号。56为第一激光二极管的波长调谐范围，57为第二激光二极管的波长调谐范围，58为第三激光二极管的波长调谐范围，59为第十激光二极管的波长调谐范围，60为第十一激光二极管的波长调谐范围，61为第十二激光二极管的波长调谐范围。41为第一激光二极管开关信号，42为第二激光二极管开关信号，43为第三激光二极管开关信号，44为第十激光二极管开关信号，45为第十一激光二极管开关信号，46为第十二激光二极管开关信号。53为最大驱动电流值，54激光器标称安全电流值，55激光器阈值电流值，56为第一激光二极管的波长调谐范围，57为第二激光二极管的波长调谐范围，58为第三激光二极管的波长调谐范围，59为第十激光二极管的波长调谐范围，60为第十一激光二极管的波长调谐范围，61为第十二激光二极管的波长调谐范围。
图6为依据本申请的实施例的半导体光放大器及其闭环光功率控制示意图；
图6中，91为半导体光放大器，92为第十耦合器，93为第四光电探测器，94为比较器。95为滤波器，96为运算放大器，97为电流驱动器。
图7为依据本申请的实施例的氰化氢气室透射谱信号；
图8为依据本申请的实施例的FP标准具输出信号；
图9为依据本申请的实施例的光纤环形谐振腔透射谱信号；
图10为依据本申请的实施例的相邻波段的直接强度探测单元信号拼接示意图。
图10中，70为前一段直接强度探测单元信号拼接位置，71为后一段直接强度探测单元信号拼接位置，72为前一段直接强度探测单元信号，73为后一段直接强度探测单元信号，74为前一段氰化氢气室输出信号，75为后一段氰化氢气室输出信号，77为拼接后的直接强度探测单元信号。
具体实施方式
本专利所提出的高分辨力准分布式物理量测量方法将以分布式反馈阵列激光器作为系统光源。在本发明中将采用驱动电流调谐而不是温度调谐来控制分布式反馈阵列激光器的输出波长的调谐，为了扩大在分布式反馈阵列激光器中每一个激光二极管通过驱动电流的波长调谐范围，该驱动电流将被配置为持续时间很短的由低变高的锯齿电流脉冲，且其最大值超过分布式反馈阵列激光器的标称安全工作电流。同时由于驱动电流的变化会改变激光器输出激光的光功率，因为为了获得稳定功率的激光输出，在激光器后面增加以半导体光放大器为核心的闭环功率控制单元。此外，利用波长监测单元来确定相邻波长激光器调谐过程的拼接位置，使得分布式反馈阵列激光器内各个激光二极管的波长可以实现无间隔覆盖。输出激光注入到准分布式物理量测量装置中，得到光纤光栅阵列传感器的光谱信息，进而得到准分布式物理量测量结果。下面将就本发明的具体细节进行阐述。
在本发明中采用分布式反馈阵列激光器作为测量系统的光源。图1为一种典型分布式反馈阵列激光器结构示意图。通常情况下，分布式反馈阵列激光器由一块集成多个具有不同波长的激光二极管47和一个用于合束的多模干涉耦合器43构成，同时，分布式反馈阵列激光器2上具有可以用电流控制的用于加热或者制冷的热电冷却器44以及阻值随温度变化而变化的热敏电阻45。以日本FITEL公司的D66型号分布式反馈阵列激光器来说，单片上集成了12个波长间隔为3.5nm的激光二极管(https://www.furukawa.co.jp/fitel/ english/active/pdf/signal/ODC-7AH001H_FRL15TCWx-D66-xxxxx-D.pdf)。分布式反馈阵列激光器输出波长对温度和电流均有所响应。不失一般性，下面以该分布式反馈阵列激光器及其参数作为测量系统的光源来说明如何实现光纤光栅阵列分布式物理量测量过程。
图2为基于分布式反馈阵列激光器的高分辨力准分布式物理量测量装置，包括，分布式反馈阵列激光器2及其外围控制单元：首先通过控制单元1控制温度控制单元26控制分布式反馈阵列激光器2上集成的热电冷却器44来改变激光器温度，将分布式反馈阵列激光器2的温度设置为某一定值，如20摄氏度。温度控制单元26实际上是一个恒流源。分布式反馈阵列激光器2通过控制单元1控制高速电学开关25切换不同的激光二极管，将电流驱动单元24产生的恒定电流依次连接到分布式反馈阵列激光器2各个管脚的阳极，阳极管脚为图2中第一激光二极管引脚28，第二激光二极管引脚29，直到第十二激光二极管引脚30。分布式反馈阵列激光器2各个激光二极输出的光波长随着激光器驱动电流的增加而增加。对D66型号分布式反馈阵列激光器来说，其上相邻的激光二极管固有波长间隔为3.5nm。所以，对每个激光二极管而言若其通过驱动电流调谐改变的波长量大于固有波长间隔，即可达到每个激光二极管扫频范围的波长重叠。另外需要说明在以下实施例中，为了达到最大的波长调谐范围，分布式反馈阵列激光器2中所有的激光二极管(对于D66型号为激光二极管数量为12个)均通过调谐驱动电流来进行波长调谐。但是，如果仅仅对分布式反馈阵列激光器2中的一部分激光二极管进行波长调谐而弃置剩余的部分，如果能满足所需的波长范围也是可以的(如只用其中的前五个激光二极管)。同时，假设分布式反馈阵列激光器2内部激光二极管随着序号的增加，激光器的输出波长是递增的，且激光二极管外加驱动电流越大，输出波长越大。
直接强度探测单元22，包括光纤环形器5，第三光电探测器18以及光纤光栅阵列传感器4。光纤光栅阵列传感器4由光纤上不同位置上刻写的若干具有一定反射率的光纤光栅组成，各自具有不同的中心波长且在发生物理量变化的作用后中心波长互不重叠；如图3的光纤光栅阵列传感器4具有八个反射率均为20％的光纤光栅，自左向右光栅中心波长递增，且相邻光栅中心波长间距为5nm，空间间距为1米。第一光纤光栅31中心波长为1530nm，第二光纤光栅32心波长为1535nm,第三光纤光栅33中心波长为1540nm，依次类推，第六光纤光栅34中心波长为1555nm，第七光纤光栅35中心波长为1560nm。这些是在刻写光纤光栅阵列时(取决于刻写参数，且受环境温度应力等影响)就确定了的。当光纤光栅阵列传感器4与被测结构相连时，不同位置的光纤光栅会感知被测结构的物理量，如温度或者应变，而发生中心波长的移动。如图4为光纤光栅阵列光谱，横轴为波长或者光频，空间位置不同的光栅也分别处于不同的波长上，每个光栅的光谱为一个类似抛物线的峰，该位置对应名义中心波长或者参考中心波长，也就是已知参考应变或温度下的中心波长，以后若光栅发生了物理量变化的作用，则其中心波长将发生偏移，解算该偏移量就可以得到物理量如温度或应变的变化量，如果原始参考中心波长已知，则物理量的绝对量也将可以求解。
相对波长监测单元21，用于监测分布式反馈阵列激光器2输出光频或波长的相对变化。一般而言，该单元可以每间隔一定光频值就出现一个周期的信号，可以实现该功能的结构有包括具有固定光程差的为马赫曾德结构或者迈克尔孙结构的光纤干涉仪，也就是图2中所示由12,13,14,15,23组成的结构。其输出信号为正弦信号，一个正弦信号理论上对应的光频间隔为Δλ＝λ2/2nL(λ为扫频激光的中心波长，n为光纤中折射率，L为干涉仪光程差)，可以看出光频间隔取决于干涉仪两臂的光程差，也就是延时光纤23的长度。但是由于可调谐激光器调谐存在非线性等影响，这一正弦信号若采用固定采样率的时钟进行采样，周期是存在变化的。
正弦信号与光源输出信号的相位直接对应，因此该干涉仪可以对调谐激光器输出的激光进行波长或者相位追迹，对该正弦信号希尔伯特展开后可以得到光信号相位变化情况，因此该输出信号亦可作为波长追迹的信号(Ahn,T.and D.Y.Kim,Analysis ofnonlinear frequency sweep in high-speed tunable laser sources using a self-homodyne measurement and Hilbert transformation.2007.46(13):p.2394.)。然后根据该展开信号可以设置每间隔2pi或者pi相位作为等光频间隔位置，并利用该位置对直接强度探测单元信号进行重采样，获得光频间隔值已知的直接强度探测单元信号。此外，也可以不用对正弦信号进行相位展开，而直接使用上升沿过零点直接作为等光频间隔位置，并利用该位置对直接强度探测单元信号进行重采样。
相对波长监测单元21也可以是FP标准器或光纤环形谐振腔，图8为调谐光信号经过FP标准器的信号，对于高相干度的FP标准器，其输出信号具有锐利的梳状周期信号，其光频间距为该FP标准器的自由光谱范围，和其腔长及折射率有关。可以用该输出信号作为波长参考(Deng,Z.,et al.,Frequency-scanning interferometry for depth mappingusing the Fabry–Perot cavity as a reference with compensation for nonlinearoptical frequency scanning.Optics Communications,2020.455:p.124556.)。图9为一种典型的光纤环形谐振腔输出信号，其具有类似于FP标准器输出的信号，具有锐利的峰值信号，且其自由光谱范围(图9上的FSR)和内部光纤长度有关(Gao,W.,et al.,AngularRandom Walk Improvement of Resonator Fiber Optic Gyro by OptimizingModulation Frequency.IEEE Photonics Journal,2019.11(4):p.1-13.)。对于这两种构型下的相对波长监测单元，在采用固定采样率采用方式下，其信号的峰值位置应作为等光频间隔位置，并利用该位置对直接强度探测单元信号进行重采样，获得光频间隔值已知的直接强度探测单元信号。
绝对波长监测单元20，用于测量分布式反馈阵列激光器2的波长输出值，校准相对波长监测单元21波长值，确定等间隔光频值。绝对波长监测单元20可以得到激光器输出的绝对波长值，包括可以输出特征信号的气室或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计。如图2所示的实现方式为可以输出特征信号的氰化氢分子气室，包括其吸收谱如图7所示，在特定可溯源的波长位置被吸收(https://www.wavelengthreferences.com/wp-content/ uploads/HCN-fibercoupled-2014.pdf)。其不同吸收峰对应不同的波长值，最小的吸收峰为R26(1527.63342nm)与最大的吸收峰为P27(1564.44519nm)。经过氰化氢分子气室17的光被第一光电探测器38探测被采集单元19的一个采集通道采集并传入到存储单元36。
绝对波长监测单元20也可以是直接测量波长的装置如光谱仪或者波长计，此时其读数即为激光波长。通常情况下，这两种装置比气体分子气室具有更大的波长测量范围，同时不像分子气室只能在吸收峰位置对应可溯源的波长值，而是在量程内的任意位置可以给出被测激光的波长值，但是光谱仪或者波长计价格更加昂贵且体积较大。实际中应根据需要选择合理的绝对波长监测单元20的结构。
尽管相对波长监测单元21输出的周期信号在理论上可以和光频存在理论上的数值关系，但是实际中由于臂长差(也就是图2中的延时光纤23的长度)存在的误差以及激光器调谐存在的非线性，这一数值并不准，因此需要利用绝对波长监测单元20对相对波长监测单元21输出的周期信号所对应的光频间隔值进行校准。如，用绝对波长已知的氰化氢气室的吸收峰之间所经过的同步采集的具有干涉仪结构的相对波长监测单元的上升沿正弦过零点个数，来对每周期内光频间隔进行校准，获取等光频间隔值。
采集单元19，用于采集绝对波长监测单元20输出的信号或者其读数，采集相对波长监测单元21的输出信号，采集直接强度探测单元22的信号。可以为商品化的采集板卡或示波器，具有AD转换功能，至少具有三路信号通道。
控制单元1，用于上述分布式反馈阵列激光器及其外围控制电路、采集单元的时序控制。可以为FPGA或者计算机。
如图2，首先通过主控单元1控制温度控制单元26控制分布式反馈阵列激光器2上的热电冷却器35来改变激光器温度，将分布式反馈阵列激光器2的温度设置为某一定值，如20摄氏度。温度控制单元26实际上是一个恒流源。同时需要注意在后续的电流调制以及激光二极管切换中，温度均保持恒定。分布式反馈阵列激光器2通过主控单元1控制高速电学开关25切换不同的激光二极管，将电流驱动单元24产生的恒定电流依次连接到分布式反馈阵列激光器2各个管脚的阳极，阳极管脚为图2中第一激光二极管引脚28，第二激光二极管引脚29，直到第十二激光二极管引脚30。分布式反馈阵列激光器2各个激光二极管输出激光的波长随着激光器驱动电流的增加而增加。对D66型号分布式反馈阵列激光器来说，其上相邻的激光二极管固有波长间隔为3.5nm。所以，对每个激光二极管而言若其通过驱动电流调谐改变的波长量大于固有波长间隔，即可达到每个激光二极管扫频范围的波长重叠。另外需要说明在以下实施例中，为了达到最大的波长调谐范围，分布式反馈阵列激光器2中所有的激光二极管(对于D66型号为激光二极管数量为12个)均通过调谐驱动电流来进行波长调谐。但是，如果仅仅对分布式反馈阵列激光器2中的一部分激光二极管进行波长调谐而弃置剩余的部分，如果能满足所需的波长范围也是可以的(如只用其中的前五个激光二极管)。同时，假设分布式反馈阵列激光器内部激光二极管随着序号的增加，激光器的输出波长是递增的，且激光二极管外加驱动电流越大，输出波长越大。
如图6为半导体光放大器及其闭环功率稳定单元，其构成包括：半导体光放大器91，可以通过改变其上的驱动电流来对注入至半导体光放大器的激光功率施加不同增益；光电探测器93，用于将光信号转化为与光功率成比例的电学信号；比较器94，用于将测得的光强信号与设定值比较得到误差信号；比较器94输出的误差信号经过滤波及放大后的电压信号输入到电流驱动器97成为电流驱动信号。第十耦合器分出10％的光进入到闭环控制环路，剩下的90％作为输出光注入到后边的测量光路作为测量装置信号光。可以看出闭环功率控制单元40将输入的光稳定在设定的某一功率上。
半导体光放大器的相关介绍可参见[美国thorlabs公司出品的C波段光学放大器BOA和SOA，https://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm？objectgroup_id＝3901)
如图2，控制单元1控制高速电学开关25切换到第一号激光二极管。控制单元1控制电流驱动单元24给第一号激光二极管提供电流驱动信号，在电流驱动信号作用下，分布式反馈阵列激光器2输出波长调制信号，波长从起始波长增加到终止波长。激光器输出的激光首先进入到闭环功率控制单元40，其后进入到第一光纤耦合器3，激光在第一光纤耦合器3被分成三束输出光分别进入到绝对波长监测单元20，相对波长监测单元21与主路干涉仪22。绝对波长监测单元20包括可以输出特征信号的氰化氢分子气室17，其吸收谱如图5所示，在特定可溯源的波长位置被吸收，经过氰化氢分子气室17的光被第一光电探测器38探测并光电转换被采集单元19的一个采集通道采集并传入到存储单元36。同时，一部分光经过第一光纤耦合器3的另一个输出端口c输出到相对波长监测单元21，图2中的相对波长监测单元21为迈克尔孙干涉仪结构，由第三光纤耦合器12，延时光纤23，第一法拉第旋转镜13，第二法拉第旋转镜14，第二光电探测器15构成。在激光器调谐过程下干涉仪输出的信号为正弦信号，正弦的周期与扫过的波长范围有关且与延时光纤23长度有关。延时光纤23长度越长，正弦的周期越小，每个正弦对应扫过的波长范围越小。同时该正弦信号与光源输出信号的相位直接对应，因此该干涉仪可以对调谐激光器输出的激光进行波长或者相位追迹，可以用于后续的非线性校正。相对波长监测单元21输出的正弦信号被采集单元19采集。第一光纤耦合器3的另一个输出端口d输出光到直接强度探测单元22。光纤环形器5特性为a进c出，c进b出。因此，从光纤环形器5的a端口进去的光进入到光纤光栅阵列传感器4，光纤光栅阵列传感器4的反射信号返回到光纤环形器5并进入到光纤环形器5的b端口进而进入到第三光电探测器18探测并被采集单元19采集。三路信号被采集单元19采集后传到存储单元36进而传入数据处理单元37。
接下来，控制单元1控制高速电学开关25切换到第二号激光二极管，其他采集过程同上段所述。三路信号被采集单元19采集后传到存储单元36进而传入数据处理单元37。
依次类推，完成分布式反馈阵列激光器上选定的各个激光二极管的波长调谐过程并记录下数据。记录下的数据是各个激光二极管在温度恒定仅仅利用驱动电流调谐下的输出调谐激光通过测量装置各个单元的数据。为了得到大范围波长范围内的数据需要将各个激光二极管调谐下的数据进行拼接，利用拼接后的数据作为准分布式物理量解调程序的输入，进而得到光纤光栅阵列准分布式物理量结果。
如图5为特征信号输出时序关系示意图，分布式反馈阵列激光器上共有12个激光二极管参与工作，图中画出了前三个和后三个激光二极管控制及输出的时序，上部信号为控制单元1给电学开关25施加的控制信号，可以为数字信号或者模拟信号，控制驱动电流信号施加到第一激光二极管上，如第一激光二极管开关信号41。在切换至第一激光二极管后，控制单元1控制电流驱动单元24对激光二极管施加如图3中中间所示的电流信号，第一激光二极管驱动电流信号47。在驱动电流调制下，第一激光二极管扫过的波长如图3下部所示，第一激光二极管的波长调谐范围56。将该激光作为光源信号光注入到闭环功率控制单元40及其后的光学装置中。至此完成分布式反馈阵列激光器内一个(第一个)激光二极管的波长调制与输出。接下来，控制单元1给电学开关25施加第二激光二极管开关信号42，切换至第二激光二极管，控制单元1控制电流驱动单元24对激光二极管施加第二激光二极管驱动电流信号42，在驱动电流调制下，第一激光二极管扫过的波长为第二激光二极管的波长调谐范围57。依次类推，完成分布式反馈阵列激光器内12个激光二极管的输出，上述整个过程记为“一次完整扫描”。
驱动电流可以为从小到大的驱动电流信号，在该驱动电流下，激光器输出波长从小到大发生波长变化。例如，驱动电流可以为如图5中中部所示的持续时间很短的由低变高的锯齿电流脉冲，且其最大驱动电流值53，这一数值可能超过分布式反馈阵列激光器的标称安全工作电流54。优选的(对于D66型分布式反馈阵列激光器，其标称安全工作电流为250mA)，最大驱动电流值53可以为1安培，持续时间可以为100微秒。这种情况下，虽然最大驱动电流53超过了54，但是由于持续的时间很短，产生的热量很小而不会将激光器损伤。这一设置的原因在于对于分布式反馈阵列激光器内的单个激光二极管而言，通常从最小驱动电流增加到最大驱动电流，波长调谐的范围较小，无法超过相邻两个激光二极管的固有波长间隔(对于D66型分布式反馈阵列激光器，这一值为3.5nm)。通过将最大驱动电流值53设置为超过标称安全工作电流54，可以使得波长调谐范围超过相邻两个激光二极管的固有波长间隔，进而实现图5下部所示的相邻激光二极管具有重叠的波长部分，使得分布式反馈阵列激光器内激光二极管在波长调谐过程覆盖所有波长位置，同时便于后续采用波长监测装置来确定拼接点位置。具体而言就是在波长调谐中保证每个激光二极管在该电流调谐下的起始波长小于与该激光二极管相邻的具有更大固有波长值的激光二极管在电流调谐下的终止波长。
另外考虑到对于分布式反馈阵列激光器，在阈值电流之下激光器无激光输出，所以激光二极管的驱动电流的最小值应不低于激光器阈值电流值55。此外，综合总的激光二极管数量(如12个)以及切换所需时间，完成“一次完整扫描”只需要几个毫秒。这对于基于可调谐激光器的准分布式物理量测量而言，相当于测量时间只需要几个毫秒，大大提高了准分布式物理量测量速度。
为了得到大范围波长范围内的数据需要将各个波段(直接强度探测单元22信号，绝对波长监测单元20输出信号以及相对波长监测单元21输出信号)的数据进行拼接，拼接后的数据作为整个带宽下的输出信号。
绝对波长监测单元20其本身可以是直接测量波长的装置如光谱仪或者波长计，其读数即为激光波长，此时只需要选取重合区域中任意一点即可，优选地，可以选择重合区域正中的一点作为拼接位置。绝对波长监测单元20也可以是可以表征波长特征或变化的气体分子气室如氰化氢气室或乙炔分子气室。
在下面介绍利用绝对波长监测单元20来确定相对波长监测单元21与光纤光栅阵列传感器4输出信号拼接位置的过程。
如图10为以氰化氢气室作为绝对波长监测单元20来确定拼接点位置，并对相邻波段信号进行拼接的过程。在波长调谐中，氰化氢分子气室的透射光具有图7的吸收谱线，在特定波长位置具有吸收谷底，通过峰值搜索可以确定在吸收峰值处信号采样位置与波长之间的对应关系，也就确定了在达到某一个吸收峰波长所对应的信号采样点序号。图10中72和73为某一对相邻两段的直接强度探测单元信号，74和75是同步采集的绝对波长监测单元输出的信号(这里是氰化氢气室的透射信号)。对氰化氢气室透射信号而言，前一段经过气室的信号74在波长位置λk-1与λk处存在吸收峰，后一段经过气室的信号74在波长位置λk与λk+1处存在吸收峰。因此可以用λ作为拼接波长位置。该位置对应的前一段光纤光栅阵列传感器4输出信号和后一段光纤直接强度探测单元信号采样点位置分别为70和71。对于前一段直接强度探测单元信号72舍弃采样点70后边的数据，对于后一段直接强度探测单元信号73舍弃采样点71前边的数据。新得到的相邻波段主路干涉仪输出信号按波长从小到大拼接得到新的直接强度探测单元信号77。对全波段(对日本FITEL公司的D66型号分布式反馈阵列激光器，可以为12个激光二极管)上进行类似处理，即可得到全波段的连续的光纤直接强度探测单元信号。这里的拼接指的是各个波段按照波长顺序重新排列成连续的输出光信号。同样可以得到全波段的连续的相对波长单元输出信号。
在获取了拼接后的整个波段下的直接强度探测单元信号和相对波长单元输出信号后，利用绝对波长监测单元20进行采样点光频间隔校准以及物理量解算以获取最后的准分布式物理量测量结果。
选取绝对波长监测单元20输出信号，也就是氰化氢分子气室6的一个吸收峰，优选地，可选吸收峰R26作为起始波长位置，该位置的绝对波长为1527.63342nm。同时选取吸收峰P27(1564.44519nm)作为终止波长，保留这两个吸收峰之间的拼接后直接强度探测单元信号以及拼接后相对波长监测单元输出信号的数据，这样得到了起点波长已知的拼接后直接强度探测单元信号以及拼接后相对波长监测单元信号。
计算氰化氢分子气室6的吸收峰R26(1527.63342nm)与吸收峰P27(1564.44519nm)之间所对应的拼接后相对波长监测单元输出信号的正弦信号的上升沿过零点个数，用两个吸收峰之间光频差值除以上升沿过零点个数得到这一范围内拼接后相对波长监测单元输出信号每个周期对应的光频间隔值。
利用所确定的等光频间隔采样点(也就是每个正弦信号的上升沿过零点位置)对得到的拼接后直接强度探测单元信号进行重采样，重采样的含义为找出拼接后直接强度探测单元信号中的位置序号和等光频间隔采样点相同位置的数据并重新依次排列构成一组新的数据，得到最终直接强度探测单元信号，此时最终直接强度探测单元信号具有起点波长已知，且相邻点的光频间距已知，也就是得到了准确的最终光纤光栅阵列传感器的光谱。原始光谱分辨力等于计算得到的等光频间隔值。若光纤光栅阵列传感器4为图3所示的结构和参数，考虑到吸收峰确定的起始波长和终止波长以及每个光栅占用的由其物理量测量量程导致的占用带宽，光纤光栅阵列传感器4上的八个光纤光栅都被光源波长覆盖。若使用光谱仪或者波长计作为绝对波长监测单元，可以覆盖更大的可访问光栅个数及波长范围。如图4，光纤光栅阵列传感器4的光谱为多个不同波长位置的峰，每个峰对应特定空间位置的光纤光栅的中心波长，求取光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置，可以得到光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长，进而得到各个光纤光栅上的物理量变化。
在本申请中，绝对波长监测信号指由绝对波长监测单元或具有相同或实质相同功能的单元提供的信号；相对波长监测信号指由相对波长监测单元或具有相同或实质相同功能的单元提供的信号；所述直接强度探测信号指由直接强度探测单元或具有相同或实质相同功能的单元提供的信号。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明还可通过以下公开的示例实现：
1.一种高分辨力准分布式物理量测量方法，通过耦合于待测物体的光纤光栅阵列测量待测物体的物理量变化，其特征在于，包括步骤：
提供分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的所述输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；
提供包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号；
提供所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；
同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述直接强度探测信号；
根据所述的绝对波长信息确定所述直接强度探测信号的拼接点；
根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接后直接强度探测信号；
基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；
根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；
将所述该物理状态下的中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化。
2.根据示例1的方法，其特征在于：还包括提供包含所述激光输出的相对波长信息的相对波长监测信号，在同步采集所述绝对波长监测信号以及所述直接强度探测信号的步骤同步采集所述相对波长监测信号；根据所述拼接点去除所述相对波长监测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的相对波长监测信号，以及利用所述拼接后相对波长监测信号确定等光频间隔采样点；利用所述绝对波长监测信号对所述等光频间隔采样点的间隔值进行校准；利用所述等光频间隔采样点对所述拼接后直接强度探测信号进行重采样，得到经重采样的拼接后直接强度探测信号；以及基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅的光谱的峰值所在位置。
3.根据示例1的方法，其特征在于：所述的物理量变化包括温度，或应变，或可以导致光纤上所述光纤光栅阵列发生应变或温度变化的其他物理量。
4.根据示例1或2的方法，其特征在于：所述的光纤光栅阵列的原始光谱分辨力等于所述的等光频间隔值。
5.根据上述示例中任意一项所述的方法,其特征在于：分布式反馈阵列激光器内部激光二极管输出激光的波长随外加驱动电流的增大而增加。
6.根据以上示例中任意一项所述的方法，其特征在于：所述驱动电流为从小到大的驱动电流信号，在该驱动电流下，激光器输出波长从小到大发生波长变化。
7.根据上述示例中任意一项所述的方法，其特征在于：所述的驱动电流为持续时间很短的由低变高的锯齿电流脉冲，其最大值超过分布式反馈阵列激光器的标称安全工作电流，且该电流所产生的热效应不会损坏激光器。
8.一种高分辨力准分布式物理量测量装置，用于通过耦合于待测物体的光纤光栅阵列测量待测物体的物理量变化，其特征在于该装置包括：
分布式反馈阵列激光器，配置为提供分布式反馈阵列激光器中所述选定的激光二极管通过所述改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的所述输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；
直接强度探测单元，包括用于将光导入到所述光纤光栅阵列的光纤耦合器或者环形器，以及耦合于所述环形器或者光纤耦合器的光电探测器，所述探测单元被配置为将所述激光输出导入所述光纤光栅阵列并将所述光纤光栅阵列的反射光转换为直接强度探测信号；
绝对波长监测单元，配置为接收所述激光输出并提供包含所述激光输出的绝对波长信息的激光输出波长监测信号；
采集单元，配置为同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；以及
数据处理单元，配置为：
根据所述的绝对波长信息确定直接强度探测信号的拼接点；
根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的直接强度探测信号；
基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；
根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；
将所述中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化。
9.根据示例8的装置，其特征在于：还包括提供包含所述激光输出的相对波长信息的相对波长监测信号的相对波长监测单元；所述采集单元被进一步配置为在同步采集所述绝对波长监测信号以及所述直接强度探测信号的步骤同步采集所述相对波长监测信号；所述数据处理单元被进一步配置为：根据所述拼接点去除所述相对波长监测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的相对波长监测信号，以及利用所述拼接后相对波长监测信号确定等光频间隔采样点；利用所述绝对波长监测信号对所述等光频间隔采样点的间隔值进行校准；利用所述等光频间隔采样点对所述拼接后直接强度探测信号进行重采样，得到经重采样的拼接后直接强度探测信号；以及基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置。
10.根据示例8的装置，其特征在于：所述分布式反馈阵列激光器被配置为所述选定的每个激光二极管在电流调谐下的起始波长小于与该激光二极管相邻的具有更大波长的激光二极管在电流调谐下的终止波长以使相邻波长激光二极管的输出信号在光谱上部分重叠。
11.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：还包括存储单元，用于存储各个波段各个单元原始采样数据，存储被测物理量解算结果，存储各个光栅的初始中心波长。
12.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：还包括电流驱动单元，用于为分布式反馈阵列激光器提供驱动电流信号，进而对激光二极管进行波长调谐。
13.根据以上示例中任意一项所述的装置，其特征在于：所述驱动电流为从小到大的驱动电流信号，在该驱动电流下，激光器输出波长从小到大发生波长变化。
14.根据上述示例中任意一项所述的装置，其特征在于：所述的驱动电流为持续时间很短的由低变高的锯齿电流脉冲，其最大值超过分布式反馈阵列激光器的标称安全工作电流，且该电流所产生的热效应不会损坏激光器。
15.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：还包括温度控制单元，用于为分布式反馈阵列激光器中的激光二极管提供恒定的温度控制信号。
16.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：还包括电学开关，用于切换分布式反馈阵列激光器内不同激光二极管。
17.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：还包括闭环功率控制单元，用于调节分布式反馈阵列激光器输出激光的光功率，以达到为分布式物理量测量装置提供具有稳定光功率的激光的目的。
18.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：分布式反馈阵列激光器激光输出后经过分光耦合器分别注入到直接强度探测单元，绝对波长监测单元以及相对波长监测单元，采集单元采集上述三个单元各自的输出信号。
19.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：所述的绝对波长监测单元得到激光器输出的绝对波长值，其包括输出特征信号的气室或中心波长已知的光纤光栅，或者可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计。
20.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：所述的相对波长监测单元包括具有固定光程差的为马赫曾德结构或者迈克尔孙结构的光纤干涉仪，或者为FP标准具，或者为光纤环形谐振腔等结构。
21.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器，不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
22.根据以上示例任意一项所述的装置，其特征在于：所述的闭环功率控制单元包括：
半导体光放大器，配置为通过改变其上的驱动电流来对注入至所述半导体光放大器的激光输出施加不同增益的功能；
光电探测器，用于将接收的所述激光输出转化为与光功率成比例的电信号；
比较器，用于将所述电信号与设定值比较得到误差信号；以及
执行器，用于将该误差信号转换为电流驱动信号，该电流驱动信号用于驱动半导体光放大器，进而实时地改变半导体光放大器的增益。
23.一种高分辨力准分布式物理量测量系统，用于测量待测物体的物理量变化，其特征在于：
该系统包括：
光纤光栅阵列，在光纤上不同位置上刻写了若干具有一定反射率的光纤光栅，各自具有不同的中心波长且在发生物理量变化的作用后中心波长互不重叠；耦合于所述待测物体，且受所述物理量作用；
分布式反馈阵列激光器，配置为提供分布式反馈阵列激光器中所述选定的激光二极管通过所述改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的所述输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；
直接强度探测单元，包括用于将光导入到所述光纤光栅阵列的光纤耦合器或者环形器，以及耦合于所述环形器或者光纤耦合器的光电探测器，所述探测单元被配置为将所述激光输出导入所述光纤光栅阵列并将所述光纤光栅阵列的反射光转换为直接强度探测信号；
绝对波长监测单元，配置为接收所述激光输出并提供包含所述激光输出的绝对波长信息的激光输出波长监测信号；
采集单元，配置为同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；以及
数据处理单元，配置为：
根据所述的绝对波长信息确定直接强度探测信号的拼接点；
根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的直接强度探测信号；
基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；
根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；
将所述中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化。
24.根据示例23的系统，其特征在于：还包括提供包含所述激光输出的相对波长信息的相对波长监测信号的相对波长监测单元；所述采集单元被进一步配置为在同步采集所述绝对波长监测信号以及所述直接强度探测信号的步骤同步采集所述相对波长监测信号；所述数据处理单元被进一步配置为：根据所述拼接点去除所述相对波长监测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的相对波长监测信号，以及利用所述拼接后相对波长监测信号确定等光频间隔采样点；利用所述绝对波长监测信号对所述等光频间隔采样点的间隔值进行校准；利用所述等光频间隔采样点对所述拼接后直接强度探测信号进行重采样，得到经重采样的拼接后直接强度探测信号；以及基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置。
25.根据示例23的系统，其特征在于：所述分布式反馈阵列激光器被配置为所述选定的每个激光二极管在电流调谐下的起始波长小于与该激光二极管相邻的具有更大波长的激光二极管在电流调谐下的终止波长以使相邻波长激光二极管的输出信号在光谱上部分重叠。
26.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：还包括存储单元，用于存储各个波段各个单元原始采样数据，存储被测物理量解算结果，存储各个光栅的初始中心波长。
27.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：还包括电流驱动单元，用于为分布式反馈阵列激光器提供驱动电流信号，进而对激光二极管进行波长调谐。
28.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：还包括温度控制单元，用于为分布式反馈阵列激光器中的激光二极管提供恒定的温度控制信号。
29.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：还包括电学开关，用于切换分布式反馈阵列激光器内不同激光二极管。
30.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：还包括闭环功率控制单元，用于调节分布式反馈阵列激光器输出激光的光功率，以达到为分布式物理量测量装置提供具有稳定光功率的激光的目的。
31.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：分布式反馈阵列激光器激光输出后经过分光耦合器分别注入到直接强度探测单元，绝对波长监测单元以及相对波长监测单元，采集单元采集上述三个单元各自的输出信号。
32.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：所述的绝对波长监测单元得到激光器输出的绝对波长值，其包括输出特征信号的气室或中心波长已知的光纤光栅或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计。
33.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：所述的相对波长监测单元包括具有固定光程差的为马赫曾德结构或者迈克尔孙结构的光纤干涉仪，或者为FP标准具，或者为光纤环形谐振腔等结构。
34.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器，不同的激光二极管可以通过电学手段进行切换与激光输出。
35.根据以上示例任意一项所述的系统，其特征在于：所述的闭环功率控制单元包括：
半导体光放大器，配置为通过改变其上的驱动电流来对注入至所述半导体光放大器的激光输出施加不同增益的功能；
光电探测器，用于将接收的所述激光输出转化为与光功率成比例的电信号；
比较器，用于将所述电信号与设定值比较得到误差信号；以及
执行器，用于将该误差信号转换为电流驱动信号，该电流驱动信号用于驱动半导体光放大器，进而实时地改变半导体光放大器的增益。
Claims (32)
1.一种高分辨力准分布式物理量测量方法，通过耦合于待测物体的光纤光栅阵列测量待测物体的物理量变化，其特征在于，包括步骤：
提供分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；
提供包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号；
提供所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；
同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述直接强度探测信号；
根据所述的绝对波长信息确定所述直接强度探测信号的拼接点；
根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接后直接强度探测信号；
基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；
根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；
将所述该物理状态下的中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化；
以及，提供包含所述激光输出的相对波长信息的相对波长监测信号，在同步采集所述绝对波长监测信号以及所述直接强度探测信号的步骤同步采集所述相对波长监测信号；根据所述拼接点去除所述相对波长监测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的相对波长监测信号，以及利用拼接后相对波长监测信号确定等光频间隔采样点；利用所述绝对波长监测信号对所述等光频间隔采样点的间隔值进行校准；利用所述等光频间隔采样点对所述拼接后直接强度探测信号进行重采样，得到经重采样的拼接后直接强度探测信号；以及基于所述经重采样的拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅的光谱的峰值所在位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的物理量变化包括温度，或应变，或可以导致光纤上所述光纤光栅阵列发生应变或温度变化的其他物理量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的光纤光栅阵列的原始光谱分辨力等于所述的等光频间隔采样点的间隔值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于：分布式反馈阵列激光器内部激光二极管输出激光的波长随外加驱动电流的增大而增加。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述驱动电流为从小到大的驱动电流信号，在该驱动电流下，激光器输出波长从小到大发生波长变化。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于：所述的驱动电流为持续时间很短的由低变高的锯齿电流脉冲，其最大值超过分布式反馈阵列激光器的标称安全工作电流，且该电流所产生的热效应不会损坏激光器。
7.一种高分辨力准分布式物理量测量装置，用于通过耦合于待测物体的光纤光栅阵列测量待测物体的物理量变化，其特征在于该装置包括：
分布式反馈阵列激光器，配置为提供分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；
直接强度探测单元，包括用于将光导入到所述光纤光栅阵列的光纤耦合器或者环形器，以及耦合于所述环形器或者光纤耦合器的光电探测器，所述探测单元被配置为将所述激光输出导入所述光纤光栅阵列并将所述光纤光栅阵列的反射光转换为直接强度探测信号；
绝对波长监测单元，配置为接收所述激光输出并提供包含所述激光输出的绝对波长信息的激光输出波长监测信号；
采集单元，配置为同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；以及
数据处理单元，配置为：
根据所述的绝对波长信息确定直接强度探测信号的拼接点；
根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接后直接强度探测信号；
基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；
根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；
将所述中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化；
以及提供包含所述激光输出的相对波长信息的相对波长监测信号的相对波长监测单元；所述采集单元被进一步配置为在同步采集所述绝对波长监测信号以及所述直接强度探测信号的步骤同步采集所述相对波长监测信号；所述数据处理单元被进一步配置为：根据所述拼接点去除所述相对波长监测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的相对波长监测信号，以及利用拼接后相对波长监测信号确定等光频间隔采样点；利用所述绝对波长监测信号对所述等光频间隔采样点的间隔值进行校准；利用所述等光频间隔采样点对所述拼接后直接强度探测信号进行重采样，得到经重采样的拼接后直接强度探测信号；以及基于所述经重采样的拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述分布式反馈阵列激光器被配置为选定的每个激光二极管在电流调谐下的起始波长小于与该激光二极管相邻的具有更大波长的激光二极管在电流调谐下的终止波长以使相邻波长激光二极管的输出信号在光谱上部分重叠。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：还包括存储单元，用于存储各个波段各个单元原始采样数据，存储被测物理量解算结果，存储各个光栅的初始中心波长。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：还包括电流驱动单元，用于为分布式反馈阵列激光器提供驱动电流信号，进而对激光二极管进行波长调谐。
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述驱动电流为从小到大的驱动电流信号，在该驱动电流下，激光器输出波长从小到大发生波长变化。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述的驱动电流为持续时间很短的由低变高的锯齿电流脉冲，其最大值超过分布式反馈阵列激光器的标称安全工作电流，且该电流所产生的热效应不会损坏激光器。
13.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：还包括温度控制单元，用于为分布式反馈阵列激光器中的激光二极管提供恒定的温度控制信号。
14.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：还包括电学开关，用于切换分布式反馈阵列激光器内不同激光二极管。
15.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：还包括闭环功率控制单元，用于调节分布式反馈阵列激光器输出激光的光功率，以达到为分布式物理量测量装置提供具有稳定光功率的激光的目的。
16.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：分布式反馈阵列激光器激光输出后经过分光耦合器分别注入到直接强度探测单元，绝对波长监测单元以及相对波长监测单元，采集单元采集上述三个单元各自的输出信号。
17.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述的绝对波长监测单元得到激光器输出的绝对波长值，其包括输出特征信号的气室或中心波长已知的光纤光栅，或者可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计。
18.根据权利要求7的装置，其特征在于：所述的相对波长监测单元包括具有固定光程差的为马赫曾德结构或者迈克尔孙结构的光纤干涉仪，或者为FP标准具，或者为光纤环形谐振腔等结构。
19.根据权利要求7-18中任意一项所述的装置，其特征在于：所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器，不同的激光二极管通过电学手段进行切换与激光输出。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：所述的闭环功率控制单元包括：
半导体光放大器，配置为通过改变其上的驱动电流来对注入至所述半导体光放大器的激光输出施加不同增益的功能；
光电探测器，用于将接收的所述激光输出转化为与光功率成比例的电信号；
比较器，用于将所述电信号与设定值比较得到误差信号；以及
执行器，用于将该误差信号转换为电流驱动信号，该电流驱动信号用于驱动半导体光放大器，进而实时地改变半导体光放大器的增益。
21.一种高分辨力准分布式物理量测量系统，用于测量待测物体的物理量变化，其特征在于：该系统包括：
光纤光栅阵列，在光纤上不同位置上刻写了若干具有一定反射率的光纤光栅，各自具有不同的中心波长且在发生物理量变化的作用后中心波长互不重叠；耦合于所述待测物体，且受所述物理量作用；
分布式反馈阵列激光器，配置为提供分布式反馈阵列激光器中选定的激光二极管通过改变其驱动电流以使得相邻选定的激光二极管发出具有重叠的波长范围的激光输出从而连续地覆盖全部所述选定的激光二极管的输出波长范围的输出功率稳定的激光输出；
直接强度探测单元，包括用于将光导入到所述光纤光栅阵列的光纤耦合器或者环形器，以及耦合于所述环形器或者光纤耦合器的光电探测器，所述探测单元被配置为将所述激光输出导入所述光纤光栅阵列并将所述光纤光栅阵列的反射光转换为直接强度探测信号；
绝对波长监测单元，配置为接收所述激光输出并提供包含所述激光输出的绝对波长信息的激光输出波长监测信号；
采集单元，配置为同步地采集包含所述激光输出的绝对波长信息的绝对波长监测信号，以及所述光纤光栅阵列对于所述激光输出的直接强度探测信号；以及
数据处理单元，配置为：
根据所述的绝对波长信息确定直接强度探测信号的拼接点；
根据所述拼接点去除所述直接强度探测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的直接强度探测信号；
基于所述拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置；
根据所述峰值所在位置得到所述光纤光栅阵列不同光纤光栅在该物理状态下的中心波长；
将所述中心波长与所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅各自的初始中心波长做比较获得中心波长变化量，进而得到所述光纤光栅阵列上各个光纤光栅上的物理量变化；
以及提供包含所述激光输出的相对波长信息的相对波长监测信号的相对波长监测单元；所述采集单元被进一步配置为在同步采集所述绝对波长监测信号以及所述直接强度探测信号的步骤同步采集所述相对波长监测信号；所述数据处理单元被进一步配置为：根据所述拼接点去除所述相对波长监测信号中的除所述拼接点以外的重叠区域形成拼接的相对波长监测信号，以及利用拼接后相对波长监测信号确定等光频间隔采样点；利用所述绝对波长监测信号对所述等光频间隔采样点的间隔值进行校准；利用所述等光频间隔采样点对所述拼接后直接强度探测信号进行重采样，得到经重采样的拼接后直接强度探测信号；以及基于所述经重采样的拼接后直接强度探测信号求取所述光纤光栅阵列不同光纤光栅光谱的峰值所在位置。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：所述分布式反馈阵列激光器被配置为选定的每个激光二极管在电流调谐下的起始波长小于与该激光二极管相邻的具有更大波长的激光二极管在电流调谐下的终止波长以使相邻波长激光二极管的输出信号在光谱上部分重叠。
23.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：还包括存储单元，用于存储各个波段各个单元原始采样数据，存储被测物理量解算结果，存储各个光栅的初始中心波长。
24.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：还包括电流驱动单元，用于为分布式反馈阵列激光器提供驱动电流信号，进而对激光二极管进行波长调谐。
25.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：还包括温度控制单元，用于为分布式反馈阵列激光器中的激光二极管提供恒定的温度控制信号。
26.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：还包括电学开关，用于切换分布式反馈阵列激光器内不同激光二极管。
27.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：还包括闭环功率控制单元，用于调节分布式反馈阵列激光器输出激光的光功率，以达到为分布式物理量测量装置提供具有稳定光功率的激光的目的。
28.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：分布式反馈阵列激光器激光输出后经过分光耦合器分别注入到直接强度探测单元，绝对波长监测单元以及相对波长监测单元，采集单元采集上述三个单元各自的输出信号。
29.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：所述的绝对波长监测单元得到激光器输出的绝对波长值，其包括输出特征信号的气室或中心波长已知的光纤光栅或可以直接得到波长大小的光谱仪或波长计。
30.根据权利要求21所述的系统，其特征在于：所述的相对波长监测单元包括具有固定光程差的为马赫曾德结构或者迈克尔孙结构的光纤干涉仪，或者为FP标准具，或者为光纤环形谐振腔等结构。
31.根据权利要求21-30中任意一项所述的系统，其特征在于：所述的分布式反馈阵列激光器包括具有固定波长间隔的多个激光二极管以及一个多模干涉耦合器，不同的激光二极管通过电学手段进行切换与激光输出。
32.根据权利要求27所述的系统，其特征在于：所述的闭环功率控制单元包括：
半导体光放大器，配置为通过改变其上的驱动电流来对注入至所述半导体光放大器的激光输出施加不同增益的功能；
光电探测器，用于将接收的所述激光输出转化为与光功率成比例的电信号；
比较器，用于将所述电信号与设定值比较得到误差信号；以及
执行器，用于将该误差信号转换为电流驱动信号，该电流驱动信号用于驱动半导体光放大器，进而实时地改变半导体光放大器的增益。
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134480A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長可変光源 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007134480A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長可変光源 |
| CN101852626A (zh) * | 2009-04-01 | 2010-10-06 | 西南交通大学 | 窄带分布反馈激光器波长扫描光纤光栅传感装置 |
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| CN210400422U (zh) * | 2019-09-24 | 2020-04-24 | 中铁第五勘察设计院集团有限公司 | 时分/波分复用的光纤光栅分布式传感系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统;熊燕玲等;《强激光与粒子束》;20150115;第27卷(第01期);011003-1-011003-4 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113670347A (zh) | 2021-11-19 |
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Legal Events
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