专利名称：一种光纤光栅动态变化解调装置及其解调方法
技术领域：
本发明涉及光纤光栅传感技术领域，具体的说，涉及光纤光栅动态变化解调领域。
背景技术：
随着光纤传感技术的不断发展，光纤光栅由于具有不受电磁干扰、不带电、耐腐蚀、体积小、重量轻、灵敏度高等特点，已经被广泛的应用工业现场，光纤光栅的解调技术也就变的愈发关键。目前光纤光栅的解调主要有光谱分析法、干涉仪解调法、匹配光栅法、可调F-P滤波器法等。但是光谱分析法分辨率较低，价格昂贵，解调速度慢；干涉仪法解调速度有所提高，但容易受到温度等外界因素的影响；匹配光栅法虽然成本低、速度快，但是解调范围窄，不能满足大范围变化的要求；可调F-P滤波器法，虽然精度比光谱分析法要高， 但仍不能满足工程要求，而且成本高。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供一种光纤光栅动态解调装置，用于解调光纤光栅由于受到外界调制而产生的中心波长发生左右偏移的情况，解调速度快，仅限于所使用的器件带宽，所检测的参数和得到的结果只与光纤光栅中心波长的变化量有关，与光纤光栅的绝对波长无关，也不受光源功率变化和光路损耗的影响。整套装置成本低，适于产业化生产。本发明所述的一种光纤光栅动态解调装置，包括光源、光纤分路器件、光纤光栅、 解调元件、光电转换器器及电路处理系统，其特征在于所述的解调元件为光纤半导体镀膜器件，光源发出的光通过光纤分路器件入射到光纤光栅处时发生反射，由于光纤光栅受到外界调制使得光的中心波长发生左右偏移，中心波长发生左右偏移的反射光经过光纤半导体镀膜器件时再次发生反射，反射光进入光电转换器器及电路处理系统，使得光纤光栅处发生偏移的光的变化量解调为易测量的物理量。本发明的特征在于宽带光源在驱动的作用下发出连续的宽带光，经过光纤分路器后被光纤光栅3反射回一带有外界环境调制信息的窄带光，从光纤分路器的返回端经另一光纤分路器到光纤半导体镀膜器件，经过光纤半导体镀膜器件反射后，从该光纤分路器的返回端进入光电转换器，把光信号转换为电信号，再由去直流耦合器将直流量去除，只提取具有相对变化特性的交流量，滤波器进行滤波处理，根据需要设定滤波器的带宽，输出给数据处理部分，最后根据电压的变化确定光功率的变化，再由功率与波长的线性关系得出光纤光栅的波长变化，从而实现光纤光栅的动态变化解调。所述的光纤分路器为具有分光功能的光纤耦合器或者环形器。本发明的解调原理如图2、3所示，图2是光纤半导体镀膜器件的反射光谱，其反射谱的功率与波长成线性关系，设其线性方程为P = k · λ +b1其中P为反射回来的功率值，λ是波长值，k为斜率或灵敏度，b为截距。
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由公式1可得到
权利要求
1.一种光纤光栅动态变化解调装置，包括光源、光纤分路器、光纤光栅、解调元件、光电转换器及电路处理系统，其特征在于所述的解调元件为光纤半导体镀膜器件，光源发出的入射光信号在光纤光栅处发生反射，反射光经过光纤半导体镀膜器件时再次发生反射，此时的反射光经过光电转换器及电路处理系统，得到光纤光栅处波长变化量。
2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅动态变化解调装置，其特征在于所使用的光纤半导体镀膜器件，其反射光的功率随入射光波长的变化而变化，具有一定的线性关系。
3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅动态变化解调装置，其特征在于所使用的光纤光栅是一种可反射窄带光的器件，其光谱宽度一般为零点几纳米。
4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅动态变化解调装置，其特征在于所使用的光源是一种宽带的光源，即光源光谱宽度一般为几十个纳米，且具有一定的平坦性。
5.根据权利要求1所述的一种光纤光栅动态变化解调装置，其特征在于所使用的光纤分路器可以是光纤耦合器，也可以是光纤环形器等。
6.一种光纤光栅动态解调装置的解调方法，其特征在于包括如下解调步骤a、光源发出的光通过光纤分路器入射到光纤光栅处发生反射，光纤光栅受到外界压力或震动的调制会使得光的中心波长发生左右偏移；b、波长发生左右偏移的反射光通过光纤分路器进入半导体镀膜器件时再次发生反射， 半导体镀膜器件的反射光功率和入射波波长间呈线性关系；C、从半导体镀膜器件反射出的光通过光纤分路器进入光电转换器，把光信号转换为电信号，再由去直流耦合器将直流量去除，只提取具有相对变化特性的交流量；d、滤波器进行滤波处理，根据需要设定滤波器的带宽，输出给数据处理部分，最后根据电压的变化确定光功率的变化，再由功率与波长的线性关系得出光纤光栅的波长变化，从而实现光纤光栅的动态变化解调。
全文摘要
本发明公开了一种光纤光栅动态变化解调装置及其解调方法，属于光纤光栅传感技术领域，本发明主要通过利用光纤半导体镀膜器件的反射光功率和入射光的波长变化呈线性关系，对光纤光栅受到外界调制后中心波长发生左右偏移这一现象进行解调，得到便于测量的光功率信号，从而实现光纤光栅的动态变化解调。
文档编号G01D3/028GK102445216SQ201010500729
公开日2012年5月9日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者席刚, 李旭, 皋魏, 霍佃恒 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司