CN114485742B - 一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法，包括光源模块、脉冲调制器、光纤放大器、光纤环形器、光栅阵列传感单元、反射模块、采集模块以及控制模块；控制模块与采集模块电连接；其中，光源模块用于提供光信号；脉冲调制器用于将光信号调制成脉冲信号；光纤放大器用于将脉冲信号放大；光栅阵列传感单元用于对放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，反射模块用于对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号；采集模块用于采集反射光信号；控制模块对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正。本发明提供的一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法，根据反射光信号对光栅位置进行修正。

Description

一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法
技术领域
本发明涉及光栅阵列传感技术领域，尤其涉及一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法。
背景技术
通常所说的光栅是利用紫外光曝光的方法，将衍射光栅写入单模光纤的纤芯中而形成的，称为布拉格(Bragg)光栅。光栅阵列是大容量的光栅复用，其作用原理是通过光栅阵列反射的中心波长的变化来解析温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化。
在光栅阵列长距离传感系统中，传感沿线的不同位置的光栅所处外界环境不同，所以在解调过程中需要先对光栅定位，根据光时域反射仪(Optical Time-DomainReflectometer，OTDR)原理，假设光在光纤中的传播速度恒定，通过测量不同位置光栅的回光时间对光栅进行定位。
现有技术仅对存在光栅的位置的数据进行解调，其余数据不进行处理。在真实系统中，光在光纤中的传播速度会受到温度、湿度等外部环境因素的影响，处于同一位置的光栅回光时间也会发生变化，进而影响前期光栅定位的准确性，并且随着距离的增加这种影响会更加明显，导致系统解调出现误差甚至错误。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法，用以解决现有技术中仅对初始光栅位置的数据进行解调，导致系统解调出现误差甚至错误的问题。
为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，包括光源模块、脉冲调制器、光纤放大器、光纤环形器、光栅阵列传感单元、反射模块、采集模块以及控制模块；控制模块与采集模块电连接；
其中，光源模块用于提供光信号，将光信号传输给脉冲调制器；脉冲调制器用于将光信号调制成脉冲信号，将脉冲信号传输给光纤放大器；光纤放大器用于将脉冲信号放大，并将放大后的脉冲信号经由光纤环形器传输给光栅阵列传感单元和反射模块；光栅阵列传感单元用于对放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，反射模块用于对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号，第一反射光信号和第二反射光信号构成组合反射光信号；采集模块用于采集组合反射光信号；控制模块根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正。
第二方面，本发明还提供了一种光栅位置修正方法，基于如上述的具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，所述方法包括：
基于光源模块将光信号传输给脉冲调制器；基于脉冲调制器将光信号调制成脉冲信号，将脉冲信号传输给光纤放大器；基于光纤放大器将脉冲信号放大，并将放大后的脉冲信号经由光纤环形器传输给光栅阵列传感单元和反射模块；
基于光栅阵列传感单元对放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，基于反射模块对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号，第一反射光信号和第二反射光信号构成组合反射光信号；
基于采集模块采集组合反射光信号；基于控制模块且根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正。
优选的，基于控制模块且根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正，包括：
根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元和反射模块进行标定，得到光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置；
根据光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置，对光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正。
优选的，根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元和反射模块进行标定，得到光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置，包括：
将组合反射光信号根据传输时间进行顺序编码，顺序编码后的位置为组合反射光信号的AD位置；
查找并记录组合反射光信号波峰所处的AD位置，波峰所处的AD位置为所有光栅的AD位置或者反射模块的AD位置。
优选的，根据光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置，对光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正，包括：
根据波峰所处的AD位置，确定反射模块的AD位置；
根据反射模块的AD位置，计算位置偏移比；
根据位置偏移比以及光栅的AD位置，对光栅的AD位置进行修正。
优选的，根据波峰所处的AD位置，确定反射模块的AD位置，包括：检索波峰所处的AD位置，最末端的波峰的AD位置为反射模块的AD位置。
优选的，根据反射模块的AD位置，计算位置偏移比，包括：获取反射模块的实际位置；根据反射模块的实际位置以及反射模块的AD位置，计算位置偏移比。
优选的，光栅位置修正过程包含多个信号采集周期；控制模块根据反射模块的AD位置对光栅的AD位置进行修正之后，包括：根据多个信号采集周期中光栅的AD位置，确定光谱的中心波长；根据光谱的中心波长，解调组合反射光信号，获取外界环境信息。
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，
存储器，用于存储程序；
处理器，与存储器耦合，用于执行存储器中存储的程序，以实现上述任一种实现方式中的光栅位置修正方法中的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述任一种实现方式中的光栅位置修正方法中的步骤。
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法，将光源发出的光信号调制成脉冲信号，并将脉冲信号进行放大处理，将放大后的脉冲信号获取外界环境信息，并经由反射模块反射，得到组合反射光信号，采集组合反射光信号，对组合反射光信号进行计算和分析，从而对光栅的位置进行修正，并根据修正后的光栅位置对组合反射光信号进行解调，提高了光栅定位的准确性，消除了距离增加对定位的影响，减少了解调的错误。
附图说明
图1为本发明提供的具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统的一实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的了一种光栅位置修正方法的一实施例的流程示意图；
图3为对光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正的一实施例的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的光栅位置修正电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明提供了一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法，以下分别进行说明。
请参阅图1，图1为本发明提供的具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统的一实施例的结构示意图，本发明的一个具体实施例，公开了一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，包括光源模块10、脉冲调制器20、光纤放大器30、光纤环形器40、光栅阵列传感单元50、反射模块60、采集模块70以及控制模块80；控制模块80与采集模块70电连接；
其中，光源模块用于提供光信号，将光信号传输给脉冲调制器；脉冲调制器用于将光信号调制成脉冲信号，将脉冲信号传输给光纤放大器；光纤放大器用于将脉冲信号放大，并将放大后的脉冲信号经由光纤环形器传输给光栅阵列传感单元和反射模块；光栅阵列传感单元用于对放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，反射模块用于对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号，第一反射光信号和第二反射光信号构成组合反射光信号；采集模块用于采集组合反射光信号；控制模块根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正。
在上述实施例中，光传感模块将光信号调制成脉冲信号，并将该脉冲信号放大，之后获取外界环境信息，通过反射模块反射，得到反射光信号，反射光信号包含了外界环境信息、光栅位置信息以及反射模块位置信息，控制模块根据反射模块位置信息对光栅的位置信息进行修正，通过修正后的光栅位置信息对反射光信号进行解调，获取外界环境信息。
需要说明的是，本发明提供的一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，还包括了FPGA模块90，控制模块80控制FPGA模块90产生脉冲进入调制器将激光调制为脉冲光。所述FPGA模块90还包括了工控板，受控制模块80的控制，产生采集信号控制采集模块70采集反射光信号。
本发明的实施例中采用的光源模块为激光源，反射模块为反射镜，控制模块包含了上位机软件。
脉冲调制器将光信号调制成了脉冲信号，并将脉冲信号进行了放大，通过放大后的脉冲信号进行探测。将光信号调制成脉冲信号，能使载波光波的参数随外加信号变化而变化，这些参数包括光波的振幅、位相、频率、偏振、波长等。承载信息的调制光波在光纤中传输，再由光探测器系统解调，然后检测出所需要的信息。
可以理解的是，采集模块包含了采集卡，FPGA模块包含了工控板，采集卡在收到工控板的指令后，将采集到的反射光数据通过USB3.0发送给控制模块进行解调。
与现有技术相比，本实施例提供的一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，将光源发出的光信号调制成脉冲信号，并将脉冲信号进行放大处理，将放大后的脉冲信号获取外界环境信息，并经由反射模块反射，得到组合反射光信号，采集组合反射光信号，对组合反射光信号进行计算和分析，从而对光栅的位置进行修正，并根据修正后的光栅位置对组合反射光信号进行解调，提高了光栅定位的准确性，消除了距离增加对定位的影响，减少了解调的错误。
请参阅图2，图2为本发明提供的了一种光栅位置修正方法的一实施例的流程示意图，本发明还提供了一种光栅位置修正方法，基于如上述的具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，所述方法包括：
S201、基于光源模块将光信号传输给脉冲调制器；基于脉冲调制器将光信号调制成脉冲信号，将脉冲信号传输给光纤放大器；基于光纤放大器将脉冲信号放大，并将放大后的脉冲信号经由光纤环形器传输给光栅阵列传感单元和反射模块；
S202、基于光栅阵列传感单元对放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，基于反射模块对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号，第一反射光信号和第二反射光信号构成组合反射光信号；
S203、基于采集模块采集组合反射光信号；基于控制模块且根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正。
在上述实施例中，对初始光信号进行调制，由FPGA模块产生的脉冲进入脉冲调制器，脉冲调制器对初始光信号进行调制，并通过光传感模块中的光纤放大器将脉冲信号放大，以便脉冲信号更好的获取外界环境信息。通过光栅阵列传感单元获取外界环境信息，光栅阵列是大容量的光栅复用，其作用原理是通过光栅阵列反射的中心波长的变化来解析温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化。
在本发明的一些实施例中，基于控制模块且根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正，包括：
根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元和反射模块进行标定，得到光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置；
根据光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置，对光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正。
在上述实施例中，在第一次解调之前，需要对光栅阵列传感系统中所有的光栅进行定位，控制模块对采集到的组合反射光信号的每个数据点按照其回光传输时间进行顺序编码，该编码称为AD位置，组合反射光信号的波峰所处的AD位置即为光栅的位置，记录波峰的AD位置即对光栅的AD位置以及反射模块的AD位置进行标定。通过控制模块根据反射模块的AD位置，计算位置偏移比，并通过位置偏移比对所有的光栅的AD位置进行修正，消除了距离对光栅位置偏移的影响。
通过光传感模块对光信号进行调制、放大，得到放大后的脉冲信号，通过放大后的脉冲信号进行探测，并由反射模块反射，得到组合反射光信号，根据组合反射光信号对光栅的AD位置进行修正，根据修正之后的光栅的AD位置，对组合反射光信号进行解调。
需要说明的是，根据组合反射光信号的回光传输时间，在已知组合反射光信号的传播速度时，可以计算出组合反射光信号在光栅阵列传感单元中所处的位置，对该位置进行顺序编码，则得到了组合反射光信号的AD位置，AD位置为组合反射光信号在光栅阵列传感单元中的位置，与实际位置可能会存在的一定的偏差，可以通过组合反射光信号的AD位置来确定光栅的AD位置以及反射模块的AD位置。
在本发明的一些实施例中，根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元和反射模块进行标定，得到光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置，包括：
将组合反射光信号根据传输时间进行顺序编码，顺序编码后的位置为组合反射光信号的AD位置；
查找并记录组合反射光信号波峰所处的AD位置，波峰所处的AD位置为所有光栅的AD位置或者反射模块的AD位置。
在上述实施例中，对整个光路的组合反射光信号进行寻峰，记录光栅的位置信息，形成代表光栅位置的一维数组：P＝[P1 P2 ... Pn D]，其中P1、P2、...Pn表示不同的光栅AD位置，D代表反射模块的AD位置。假设该初始状态光在光纤中的传播速度为υ，那么根据每个反射光在光路中的传播时间t可得：P＝υt＝[υt1,υt2 ... υtn,υtD]。
请参阅图3，图3为对光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正的一实施例的流程示意图，在本发明的一些实施例中，根据光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和反射模块的AD位置，对光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正，包括：
S301、根据波峰所处的AD位置，确定反射模块的AD位置；
S302、根据反射模块的AD位置，计算位置偏移比；
S303、根据位置偏移比以及光栅的AD位置，对光栅的AD位置进行修正。
在本发明的具体的实施例中，步骤S301对组合反射光信号从最后开始检索，最后一位AD位置即为反射模块的AD位置，记录反射模块的AD位置D′。
在本发明的具体的实施例中，步骤S302在距离不变的情况下，传播时间也会发生改变，由于在解调系统中传播速度是不变的，所以反射模块的AD位置D′＝υt′D，可得其中，K为位置偏移比，D为反射模块的实际位置，υ为脉冲信号在光纤中的传播速度，t′D为脉冲信号在光纤中的传播时间，tD为脉冲信号的实际传播时间。
在本发明的具体的实施例中，步骤S303根据位置偏移比K可以对所有的光栅位置进行修正，根据每个光栅的位置比值可以得到修正后的位置。
由该式可知，通过寻找速度变化后的端面位置，与标定时的位置求商，求出比例系数K，然后再利用该系数对标定时的位置信息进行修正得到，
其中P′i为修正后的光栅的AD位置。
在上述实施例中，先找到反射模块的AD位置，通过反射模块的AD位置与实际位置的关系，计算出位置偏移比，通过位置偏移比对光栅的AD位置进行修正，可知，P′与P成正比例关系，当传感距离增加时，P′与P的差值会越来越大，所以在长距离传感系统中该位置修正功能是必需的。
在本发明的一些实施例中，根据波峰所处的AD位置，确定反射模块的AD位置，包括：检索波峰所处的AD位置，最末端的波峰的AD位置为反射模块的AD位置。
在上述实施例中，反射模块在光栅阵列传感单元之后，因此标定出波峰的AD位置之后，在最后一位的AD位置即为反射模块的AD位置，通过反射模块计算出位置偏移比。
在本发明的一些实施例中，根据反射模块的AD位置，计算位置偏移比，包括：获取反射模块的实际位置；根据反射模块的实际位置以及反射模块的AD位置，计算位置偏移比。
在上述实施例中，实际反射镜的物理位置并没有发生改变，外界环境改变导致光在光纤中的传播速度改变，在距离不变的情况下，传播时间也会发生改变，由于在解调系统中传播速度是不变的，因此可以就算出位置偏移比。
在本发明的一些实施例中，光栅位置修正过程包含多个信号采集周期；控制模块根据反射模块的AD位置对光栅的AD位置进行修正之后，包括：根据多个信号采集周期中光栅的AD位置，确定光谱的中心波长；根据光谱的中心波长，解调组合反射光信号，获取外界环境信息。
在上述实施例中，根据修正后的AD位置信息，控制模块对该AD位置组合反射光信号进行采集后再解调，可以提高系统解调的准确性。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的光栅位置修正电子设备的结构示意图。基于上述光栅位置修正方法，本发明还相应提供了一种光栅位置修正设备，光栅位置修正设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该光栅位置修正设备包括处理器410、存储器420及显示器430。图4仅示出了电子设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
存储器420在一些实施例中可以是光栅位置修正设备的内部存储单元，例如光栅位置修正设备的硬盘或内存。存储器420在另一些实施例中也可以是光栅位置修正设备的外部存储设备，例如光栅位置修正设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器420还可以既包括光栅位置修正设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器420用于存储安装于光栅位置修正设备的应用软件及各类数据，例如安装光栅位置修正设备的程序代码等。存储器420还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器420上存储有光栅位置修正程序440，该光栅位置修正程序440可被处理器410所执行，从而实现本申请各实施例的光栅位置修正方法。
处理器410在一些实施例中可以是一中央处理器(Central Processing Unit,CPU)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器420中存储的程序代码或处理数据，例如执行光栅位置修正方法等。
显示器430在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器430用于显示在光栅位置修正设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。光栅位置修正设备的部件410-430通过系统总线相互通信。
在一实施例中，当处理器410执行存储器420中光栅位置修正程序440时实现如上的光栅位置修正方法中的步骤。
本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有光栅位置修正程序，该光栅位置修正程序被处理器执行时实现以下步骤：
基于光源模块将光信号传输给脉冲调制器；基于脉冲调制器将光信号调制成脉冲信号，将脉冲信号传输给光纤放大器；基于光纤放大器将脉冲信号放大，并将放大后的脉冲信号经由光纤环形器传输给光栅阵列传感单元和反射模块；
基于光栅阵列传感单元对放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，基于反射模块对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号，第一反射光信号和第二反射光信号构成组合反射光信号；
基于采集模块采集组合反射光信号；基于控制模块且根据组合反射光信号对光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正。
综上，本实施例提供的一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统及方法，将光源发出的光信号调制成脉冲信号，并将脉冲信号进行放大处理，将放大后的脉冲信号获取外界环境信息，并经由反射模块反射，得到组合反射光信号，采集组合反射光信号，对组合反射光信号进行计算和分析，从而对光栅的位置进行修正，并根据修正后的光栅位置对组合反射光信号进行解调，提高了光栅定位的准确性，消除了距离增加对定位的影响，减少了解调的错误。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但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。

Claims (10)

1.一种具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，其特征在于，包括光源模块、脉冲调制器、光纤放大器、光纤环形器、光栅阵列传感单元、反射模块、采集模块以及控制模块；所述控制模块与所述采集模块电连接；
其中，所述光源模块用于提供光信号，将所述光信号传输给所述脉冲调制器；所述脉冲调制器用于将所述光信号调制成脉冲信号，将所述脉冲信号传输给所述光纤放大器；所述光纤放大器用于将所述脉冲信号放大，并将放大后的脉冲信号经由所述光纤环形器依次传输给所述光栅阵列传感单元和所述反射模块；所述光栅阵列传感单元用于对所述放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，所述反射模块用于对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号，所述第一反射光信号和所述第二反射光信号构成组合反射光信号；所述采集模块用于采集所述组合反射光信号；所述控制模块根据所述组合反射光信号对所述光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正；
根据组合反射光信号的波峰所处的AD位置，确定所述反射模块的AD位置；
根据所述反射模块的AD位置，计算位置偏移比；
根据所述位置偏移比以及光栅阵列传感单元中光栅的AD位置，对所述光栅的AD位置进行修正。
2.一种光栅位置修正方法，其特征在于，基于如权利要求1所述的具有光栅位置修正功能的光栅阵列传感系统，所述方法包括：
基于所述光源模块将所述光信号传输给所述脉冲调制器；基于所述脉冲调制器将所述光信号调制成脉冲信号，将所述脉冲信号传输给所述光纤放大器；基于所述光纤放大器将所述脉冲信号放大，并将放大后的脉冲信号经由所述光纤环形器传输给所述光栅阵列传感单元和所述反射模块；
基于所述光栅阵列传感单元对所述放大后的脉冲信号进行反射得到第一反射光信号，基于所述反射模块对放大后的脉冲信号进行反射得到第二反射光信号，所述第一反射光信号和所述第二反射光信号构成组合反射光信号；
基于所述采集模块采集所述组合反射光信号；基于所述控制模块且根据所述组合反射光信号对所述光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正。
3.根据权利要求2所述的光栅位置修正方法，其特征在于，基于所述控制模块且根据所述组合反射光信号对所述光栅阵列传感单元中光栅位置进行修正，包括：
根据所述组合反射光信号对所述光栅阵列传感单元和所述反射模块进行标定，得到所述光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和所述反射模块的AD位置；
根据光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和所述反射模块的AD位置，对所述光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正。
4.根据权利要求3所述的光栅位置修正方法，其特征在于，根据所述组合反射光信号对所述光栅阵列传感单元和所述反射模块进行标定，得到所述光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和所述反射模块的AD位置，包括：
将所述组合反射光信号根据传输时间进行顺序编码，所述顺序编码后的位置为所述组合反射光信号的AD位置；
查找并记录所述组合反射光信号波峰所处的AD位置，所述波峰所处的AD位置为所述所有光栅的AD位置或者所述反射模块的AD位置。
5.根据权利要求4所述的光栅位置修正方法，其特征在于，所述根据光栅阵列传感单元对应的所有光栅的AD位置和所述反射模块的AD位置，对所述光栅阵列传感单元中光栅的AD位置进行修正，包括：
根据所述波峰所处的AD位置，确定所述反射模块的AD位置；
根据所述反射模块的AD位置，计算位置偏移比；
根据所述位置偏移比以及所述光栅的AD位置，对所述光栅的AD位置进行修正。
6.根据权利要求5所述的光栅位置修正方法，其特征在于，所述根据所述波峰所处的AD位置，确定所述反射模块的AD位置，包括：检索所述波峰所处的AD位置，最末端的波峰的AD位置为所述反射模块的AD位置。
7.根据权利要求5所述的光栅位置修正方法，其特征在于，所述根据所述反射模块的AD位置，计算位置偏移比，包括：
获取反射模块的实际位置；
根据所述反射模块的实际位置以及所述反射模块的AD位置，计算位置偏移比。
8.根据权利要求5所述的光栅位置修正方法，其特征在于，光栅位置修正过程包含多个信号采集周期；所述控制模块根据所述反射模块的AD位置对所述光栅的AD位置进行修正之后，包括：
根据多个信号采集周期中所述光栅的AD位置，确定光谱的中心波长；
根据所述光谱的中心波长，解调所述组合反射光信号，获取外界环境信息。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，与所述存储器耦合，用于执行所述存储器中存储的所述程序，以实现上述权利要求2-8中任一项所述光栅位置修正方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机可读取的程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时，能够实现上述权利要求2-8中任一项所述光栅位置修正方法的步骤。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120107242A (ko) * 2011-03-21 2012-10-02 (주)파이버프로 광 스펙트로미터 기반 다채널 고속 물리량 측정 시스템
CN103808342A (zh) * 2014-03-05 2014-05-21 武汉理工大学 大容量弱光栅传感网络高速解调方法和装置
CN106092162A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种功率反馈式的光纤光栅传感解调寻峰方法
CN108180930A (zh) * 2017-12-29 2018-06-19 武汉理工光科股份有限公司 长距离阵列式光纤光栅传感解调方法及装置
CN110285843A (zh) * 2019-07-17 2019-09-27 南京大学 一种大振幅信号分布式弱光栅阵列传感系统及解调方法
CN110365415A (zh) * 2019-08-01 2019-10-22 浙江大学 一种基于光纤光栅传感器阵列的调频解调装置
CN210036956U (zh) * 2019-05-23 2020-02-07 飞巽传感技术(上海)有限公司 一种光纤光栅双边沿校正解调振动测量装置
CN111998933A (zh) * 2020-08-10 2020-11-27 武汉理工大学 一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120107242A (ko) * 2011-03-21 2012-10-02 (주)파이버프로 광 스펙트로미터 기반 다채널 고속 물리량 측정 시스템
CN103808342A (zh) * 2014-03-05 2014-05-21 武汉理工大学 大容量弱光栅传感网络高速解调方法和装置
CN106092162A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 中国船舶重工集团公司第七〇九研究所 一种功率反馈式的光纤光栅传感解调寻峰方法
CN108180930A (zh) * 2017-12-29 2018-06-19 武汉理工光科股份有限公司 长距离阵列式光纤光栅传感解调方法及装置
CN210036956U (zh) * 2019-05-23 2020-02-07 飞巽传感技术(上海)有限公司 一种光纤光栅双边沿校正解调振动测量装置
CN110285843A (zh) * 2019-07-17 2019-09-27 南京大学 一种大振幅信号分布式弱光栅阵列传感系统及解调方法
CN110365415A (zh) * 2019-08-01 2019-10-22 浙江大学 一种基于光纤光栅传感器阵列的调频解调装置
CN111998933A (zh) * 2020-08-10 2020-11-27 武汉理工大学 一种基于脉冲编码的光纤光栅振动测量装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"弱光纤光栅阵列的信号解调方法研究";王治;《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊） 信息科技辑》(第5期);I140-187 *

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