一种光频扫描非线性校正系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光频扫描非线性校正系统，尤其涉及一种能够保证扫描的线性度的光频扫描非线性校正系统。
【背景技术】
[0002]随着光纤越来越多的应用于更多的领域，与光纤相关的检测技术和传感技术的应用范围也越加广泛.如飞机和舰船内部的使用光纤的通信网，光链路与光器件的故障会成为危及其安全的重要因素，其要求的故障检测定位精度为_级；分布式光纤传感可用于对桥梁、大坝、矿井、隧道等关键构件的应力分布进行mm级高空间分辨测量，可以有效评估其受损情况，利于事故预警。
[0003]而OFDR系统的距离分辨率实质上取决于光频扫描的线性范围，因此扫频的线性度是关键性问题。传统光频的扫描是通过调谐窄带光滤波器来实现的。通过给光滤波器施加一个周期驱动信号，周期性调谐滤波器中心波长，实现激光频率的周期性扫描。如果滤波器的波长偏移与驱动信号是线性关系，则只需施加三角波(或锯齿波)信号，即可实现线性扫频，然而，实际上由于滤波器本身的响应以及不同器件之间的差异问题，因此用一个固定的波形很难保证扫描的线性度。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种光频扫描非线性校正系统，具有能够保证扫描的线性度的特点。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:一种光频扫描非线性校正系统，其创新点在于:沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫-曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。
[0006]优选的，所述马赫-曾德辅助干涉仪和所述锁相放大模块之间串接有差分光电检测模块。
[0007]优选的，所述差分光电检测模块外接有信号数字化处理模块，获得用于对被测光纤的回波信号进行校验的校正信号。
[0008]本发明的优点在于:本发明将采用基于马赫-曾德辅助干涉仪的闭环反馈式模拟非线性校正技术，利用其产生的拍频信号与参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差；最后，将锁相放大输出的频率偏差信号经PID (比例-积分-微分)运算，送入三角波信号发生器中，修正三角波的斜率，修正后的三角波信号用于控制调谐光滤波器，从而实现闭环反馈的光频扫描。
【附图说明】
[0009]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细的说明；
图1是本发明一种光频扫描非线性校正系统的结构示意图；
图中:1-马赫-曾德辅助干涉仪、2-锁相放大模块、3-PID模块、4-三角信号发生器、5-窄线宽扫频激光器、6-参考信号模块、7-差分光电检测模块、8-信号数字化处理模块。
【具体实施方式】
[0010]本发明的光频扫描非线性校正系统，沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪1、锁相放大模块2、PID模块3、三角信号发生器4和窄线宽扫频激光器5，马赫-曾德辅助干涉仪I产生一个干涉拍频信号，锁相放大模块2上外接一个参考信号模块6，参考信号模块6产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。
[0011]采用基于马赫-曾德辅助干涉仪I的闭环反馈式模拟非线性校正技术，利用马赫-曾德辅助干涉仪I产生干涉拍频信号，然后将接收的干涉拍频信号与频率为f=yt (y为平均扫频斜率，t辅助干涉仪两臂延迟差)的参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差，最后将锁相放大输出的频率偏差信号经PID模块3 (比例-积分-微分)运算，送入三角波信号发生器4中，修正三角波的斜率，修正后的三角波信号用于控制调谐光滤波器，从而实现闭环反馈的光频扫描。
[0012]为了供后续信号数字化处理，马赫-曾德辅助干涉仪I和锁相放大模块2之间串接有差分光电检测模块7，差分光电检测模块7外接有信号数字化处理模块8，获得用于对被测光纤的回波信号进行校验的校正信号。数字化处理主要是利用希尔伯特变换的数字非线性校正的思路:首先将马赫-曾德辅助干涉仪的拍频信号进行数字化，然后用希尔伯特变换解算出扫频信号的瞬时扫频斜率(及扫频斜率随时间的变化关系)，最后利用y [t]，通过插值算法对被测光纤的回波信号进行校正，达到校正扫频非线性的目的。在本发明中采用模拟和数字级联校正的方法，模拟校正较大的非线性，数字校正残余的非线性。
[0013]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于:沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫-曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。
2.如权利要求1所述的一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于:所述马赫-曾德辅助干涉仪和所述锁相放大模块之间串接有差分光电检测模块。
3.如权利要求1所述的一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于:所述差分光电检测模块外接有信号数字化处理模块，获得用于对被测光纤的回波信号进行校验的校正信号。
【专利摘要】本发明公开了一种光频扫描非线性校正系统，其特征在于：沿信号流方向依次串联设置有马赫-曾德辅助干涉仪、锁相放大模块、PID模块、三角信号发生器和窄线宽扫频激光器，所述马赫-曾德辅助干涉仪产生一个干涉拍频信号，所述锁相放大模块上外接一个参考信号模块，所述参考信号模块产生一个频率f的参考信号，该频率f为平均扫频斜率和辅助干涉仪两臂延迟时间差的乘积。本发明将采用基于马赫-曾德辅助干涉仪的闭环反馈式模拟非线性校正技术，利用其产生的拍频信号与参考信号进行锁相放大，得到其频率偏差，从而实现闭环反馈的光频扫描。
【IPC分类】G01D5-353
【公开号】CN104833380
【申请号】CN201510192645
【发明人】朱俊
【申请人】江苏骏龙电力科技股份有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月22日