CN207148362U - 一种光纤光栅传感器波长解调装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光纤光栅传感器波长解调装置，包括SG‑DBR激光器、分路器、N个环行器、N个通道、光放大器、数据采集器、数据发送接口和微处理器；微处理器与SG‑DBR激光器相连，SG‑DBR激光器通过分路器与N个环行器相连，每个环行器连接一个通道，通道通过环行器与光放大器相连，通道内连接有光纤光栅传感器；光放大器通过数据采集器与数据发送接口相连，数据发送接口与上位机相连。本实用新型一种光纤光栅传感器波长解调装置，具有精度高、信噪比高、解调难度小等优点，SG‑DBR激光器既是光源也是光纤光栅传感器中心波长核心器件，减低了系统光路结构的复杂度，降低了系统成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及光信号解调技术领域，尤其涉及一种光纤光栅传感器波长解调装置。
背景技术
光纤光栅传感器是由石英晶体制成，具有体积小、重量轻、结构简单、不导电、不易腐蚀和不受电磁干扰等特点，本身也不产生电磁干扰，广泛适用于输油管道、高压传输线路和核电站等高电磁、易燃易爆的场合进行探测。同时，光纤光栅传感器的传感信息量是波长调制，易构成分布式测量系统实现网络化测量。因此，光纤光栅传感器可应用于分布式温度监测。
实现温度信息的测量需要准确测量光纤光栅传感器的中心波长，通过测量波长偏移量得到温度的变化量。如今随着技术的成熟，光纤光栅传感器的制作工艺进一步提高，制作成本则逐渐下降，为光纤光栅传感器的大量应用创造了可能，在这个基础上，国内外针对光纤光栅传感器的解调技术加快了研究，结合不同的光源和光路结构，设计出不同的波长解调方法，如今得以广泛应用的解调方有光谱仪法、FP滤波器解调法、干涉解调法、匹配滤波法、阵列波导光栅解调法等。
但是，上述方法都在不同程度上存在一些缺陷：光谱仪法只适用于实验室，不适合大规模的工业应用；FP滤波器解调法的解调系统复杂，精度受FP腔的稳定性和压电陶瓷的非线性影响，只适用于静态或者准静态测量；干涉解调法虽然能提高检测灵敏度，但稳定性能差；匹配滤波法的灵敏度高，但动态范围窄、易受环境温度的影响；阵列波导光栅解调法的精度过低。因此，业界亟需提出一种新的解调方法，以更好地实现对光纤光栅传感器反射中心波长的解调。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种光纤光栅传感器波长解调装置，能够更好地实现对光纤光栅传感器反射中心波长的解调。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤光栅传感器波长解调装置，包括SG-DBR激光器、分路器、N个环行器、N个通道、光放大器、数据采集器、数据发送接口和微处理器；
所述微处理器与所述SG-DBR激光器相连，所述SG-DBR激光器通过所述分路器与所述N个环行器相连，每个所述环行器连接一个所述通道，所述通道通过所述环行器与所述光放大器相连，所述通道内连接有光纤光栅传感器；
所述光放大器通过所述数据采集器与所述数据发送接口相连，所述数据发送接口与上位机相连。
采用上述方案的有益效果是：本实用新型一种光纤光栅传感器波长解调装置，具有精度高、信噪比高、解调难度小等优点，SG-DBR激光器既是光源也是光纤光栅传感器中心波长核心器件，减低了系统光路结构的复杂度，降低了系统成本。
进一步地，所述分路器为1X64分路器，所述环行器设置有64个，所述通道设置有64个。
进一步地，所述通道内独立接入20个光纤光栅传感器。
进一步地，所述数据发送接口为RJ45以太网接口。
进一步地，所述微处理器为单片机。
附图说明
图1为本实用新型一种光纤光栅传感器波长解调装置的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、SG-DBR激光器，2、分路器，3、环行器，4、通道，5、光放大器，6、数据采集器，7、数据发送接口，8、微处理器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，图1为本实用新型一种光纤光栅传感器波长解调装置的结构示意图。一种光纤光栅传感器波长解调装置，包括SG-DBR激光器1、分路器2、N个环行器3、N个通道4、光放大器5、数据采集器6、数据发送接口7和微处理器8；所述微处理器8与所述SG-DBR激光器1相连，所述SG-DBR激光器1通过所述分路器2与所述N个环行器3相连，每个所述环行器3连接一个所述通道4，所述通道4通过所述环行器3与所述光放大器5相连，所述通道4内连接有光纤光栅传感器；所述光放大器5通过所述数据采集器6与所述数据发送接口7相连，所述数据发送接口7与上位机相连。其中N为大于等于1的整数。
具体地，所述分路器2为1X64分路器，所述环行器3设置有64个，所述通道4设置有64个；所述微处理器8为单片机。
本实用新型通过实现对SG-DBR激光器1的连续波长输出，简化了光纤光栅传感器波长信息解调的光路结构，提高系统的信噪比，增强系统的解调稳定性和准确性。微处理器8通过查询表的电流组合控制SG-DBR激光器1，实现扫频输出，输出的激光通过1X64分路器和环行器3构成的64路并联通道4后，通过对应端口输出，将光纤光栅传感器插入通道4，即可实现对光纤光栅传感器中心波长的测量。
光源采用SG-DBR激光器1，具有快速调节、大调谐范围等特点，采用电流调谐的方式，能获得最短的纳秒量级的调谐时间，是唯一能应用于未来光分组交换的技术。同时其器件体积小，制造和封装均采用大规模的标准工艺，批量生产在一定程度上能降低成本。SG-DBR激光器1采用纵向集成结构，与其他功能器件能单片集成，以最大程度地减小器件体积、重量、功耗、成本，并提高系统可靠性。
总在来说，本实用新型包括可调SG-DBR激光器1、分路器2、64个环行器3、光放大器5、数据采集器6、微处理器8、RJ45以太网口和64个通道4；所述微处理器8内设置有查询表。
本实用新型主要包括光路部分和电路部分，光路部分包括通过光路相互连接的SG-DBR激光器1、1X64分路器、环行器3、光放大器5和64个通道4，光路部分传输的信号为光信号；电路部分包括微处理器8、SG-DBR激光器1、RJ45以太网口和数据采集器6，电路部分传输的信号为电信号。
所述光放大器5实现光信号到电信号的转换和放大处理；
所述查询表保存有SG-DBR激光器1逐一波长所对应的控制电流的查询表，通过输入相应波长对应的控制电流组合，可实现SG-DBR激光器1的任一波长输出；
所述64个环行器3、64个通道4和光放大器5一一对应，组合成为64个并联的光路通路，每个光通路的结构相同，相互独立；每个通道4可独立接入20个光纤光栅传感器，所有接入的光纤光栅传感器不相互干扰。在本实施例中，共可接入1280个光纤光栅传感器。
所述微处理器8通过查询表的电流组合控制所述SG-DBR激光器1输出光信号至所述1X64分路器，由1X64分路器将光信号均分为64路，每路光信号的强度相同，在由环行器3、通道4和光放大器5组成的一个光路通道4中，光信号进入环行器3，通过一个端口进入通道4，通道4接入的光纤光栅传感器反射光谱回环行器3，并从另一端口进入光放大器5。
所述光放大器5的电信号输出端与所述的数据采集器6的电信号采集端连接，所述数据采集器6的以太网通信端口与所述RJ45以太网口连接。
所述SG-DBR激光器1在微处理器8的控制下实现20pm间距的扫频输出，其波长输出范围为1527nm至1567nm，切换波长间距为20pm，波长切换时间恒定，因此扫频时间和激光器输出波长呈一次线性关系。所述查询表保存2000组波长控制电流组合，每组电流组合的搭配控制SG-DBR激光器1输出的唯一波长。
将光纤光栅传感器与任意通道4连接，光纤光栅传感器产生的反射光信号将通过通道4反射回环行器3，并且进入光放大器5。所述DBR激光器发射的光信号波长为λ，其波长输出与扫频时间成一次线性关系λ＝f(t)，所述环行器3返回的光信号波长为λFBG，所述数据采集器6通过询峰算法对所述反射光信号波长λ1、λ2、λ3…λn进行计算，得出时域信号中每个波长对应的时间点tn，n＝1，2，3…N，进一步可通过每个波长对应的时间点得到时间点tFBG时，再通过λ＝f(t)结合tFBG即可得出此时的光波长，即光纤光栅传感器反射光的波长值λFBG。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种光纤光栅传感器波长解调装置，其特征在于：包括SG-DBR激光器(1)、分路器(2)、N个环行器(3)、N个通道(4)、光放大器(5)、数据采集器(6)、数据发送接口(7)和微处理器(8)；
所述微处理器(8)与所述SG-DBR激光器(1)相连，所述SG-DBR激光器(1)通过所述分路器(2)与所述N个环行器(3)相连，每个所述环行器(3)连接一个所述通道(4)，所述通道(4)通过所述环行器(3)与所述光放大器(5)相连，所述通道(4)内连接有光纤光栅传感器；
所述光放大器(5)通过所述数据采集器(6)与所述数据发送接口(7)相连，所述数据发送接口(7)与上位机相连。
2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感器波长解调装置，其特征在于：所述分路器(2)为1X64分路器，所述环行器(3)设置有64个，所述通道(4)设置有64个。
3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感器波长解调装置，其特征在于：所述通道(4)内独立接入20个光纤光栅传感器。
4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感器波长解调装置，其特征在于：所述数据发送接口(7)为RJ45以太网接口。
5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅传感器波长解调装置，其特征在于：所述微处理器(8)为单片机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721209433.3U CN207148362U (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种光纤光栅传感器波长解调装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207148362U true CN207148362U (zh) | 2018-03-27 |
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ID=61668294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721209433.3U Active CN207148362U (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种光纤光栅传感器波长解调装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN207148362U (zh) |
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2017
- 2017-09-20 CN CN201721209433.3U patent/CN207148362U/zh active Active
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