一种基于dwdm技术的双边缘解调器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及解调器技术领域，具体涉及一种基于DWDM技术的双边缘解调器。
【背景技术】
[0002] 光纤光栅压力传感器由于具有本质安全，在易燃易爆的环境下安全可靠、抗电磁 干扰等特点，因此近年来在各类压力测量仪表的研究中成为一个热点。在光纤光栅压力传 感器的研制与开发中一项核心技术就是选择与这种传感器相适应的波长信号解调方式。近 年来，结构简单、成本较低的边缘解调法被广泛采用，且根据解调手段的不同，衍生出多种 边缘解调方式。在边缘解调的各种方案中，中科院半导体所田珂珂、浙江大学乔文、哈尔滨 理工大学张剑、承德石油高等专科学校杨洋等先后提出利用波分复用器（WDM)作为解调 器，并进行了一些尝试。由于这种解调方式具有操作简单和价格低廉等优点，因此一经提出 就广受关注，但WDM解调的灵敏度偏低，在一些波长移动较小的传感器中很难得到精确的 测量结果。 【实用新型内容】
[0003] 为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于DWDM技术的双边缘解调器，结构简 单，成本较低，测量精度较高。
[0004] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种基于DWDM技术的双边缘解 调器，包括压力校验台、弹簧管压力传感器、FBG、BBS、DWDM、探测与显示系统，压力校验台上 设置有弹簧管压力传感器，弹簧管压力传感器内安装有FBG，所述的压力校验台上还安装有 标准压力表，标准压力表与弹簧管压力传感器内部连接，FBG与BBS、DWDM相连，DWDM的两 个端口与探测与显示系统相连。
[0005] 作为优选，所述的弹簧管压力传感器和FBG构成光纤光栅弹簧管压力传感器。
[0006] 作为优选，所述的探测与显示系统的光源采用功率为IOOmw的ASE宽带光源，压力 从0到6MPa时所对应的光纤光栅反射光谱中心波长从1551. 15nm移动到1552. 25nm。
[0007] 本实用新型具有以下有益效果：
[0008] 1.利用DWDM进行解调具有解调灵敏度高、线性度较好、结构简单、操作方便等 特点，并具有较高的测量精度，实验表明在0-3. 6MPa范围内，该测试系统的引用误差小于 1% ；
[0009] 2. DWDM与WDM相比，解调灵敏度要高出2个数量级，这对于一些波长移动较小的传 感器，例如Λ λ = 〇. 1-0. 4nm，DWDM的解调方式会突显灵敏度高优越性；
[0010] 3. DWDM线性区域相对较短，这一情况通过利用其双边缘效应，建立分段连续函数 方程实现双边缘解调，可以使原有线性区域在原有的基础上扩大一倍以上；
[0011] 4.系统为全光纤结构，可以保证在测试现场不存在任何电信号，因此具有高度的 本质防爆型，这对于一些对防爆等价要求很高的场合具有明显的应用价值。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型的双通道DWDM光谱图；
[0013] 图2为本实用新型的结构示意图；
[0014] 图3为本实用新型的DWDM双通道输出功率随压力变化的实验分布曲线图；
[0015] 图4为本实用新型的DWDM双通道线性回归方程标定曲线图。
【具体实施方式】
[0016] 为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进 行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用 于限定本实用新型。
[0017] 如图2所示，本实用新型实施例提供了一种基于DWDM技术的双边缘解调器，包括 压力校验台1、弹簧管压力传感器2、？863、8834、01015、探测与显示系统6，压力校验台1上 设置有弹簧管压力传感器2,弹簧管压力传感器2内安装有FBG3,所述的压力校验台1上还 安装有标准压力表，标准压力表与弹簧管压力传感器2内部连接，FBG3与BBS4、DWDM5相连， DWDM5的两个端口与探测与显示系统6相连。
[0018] 值得注意的是，所述的弹簧管压力传感器2和FBG3构成光纤光栅弹簧管压力传感 器。
[0019] 此外，所述的探测与显示系统6的光源采用功率为IOOmw的ASE宽带光源，压力从 0到6MPa时所对应的光纤光栅反射光谱中心波长从1551. 15nm移动到1552. 25nm。
[0020] DWDM为密集型波分复用器，它的结构与WDM类似，同样具有一个输入端和两个输 出端，两个输出端口的透射率与波长相关。本【具体实施方式】采用的是200G波分复用器， 这种波分复用器两个输出端口的中心波长分别为1550. 92nm和1552. 52nm，中心相差为 I. 6nm，两个端口的光谱分布曲线中1550. 92nm的右翼与1552. 52nm，左翼形成部分重叠区 域。为了研究方便我们将DWDM两个输出端的光谱输出2条曲线合成在一起，得到新的合成 光谱输出如图1所示：
[0021] 本【具体实施方式】的FBG安置在弹簧管压力传感器内，并构成光纤光栅弹簧管压力 传感器，这个光纤光栅弹簧管压力传感器安装在一个微型压力校验台上（虚线部分），这个 压力校验台上同时还安装着一个标准压力表（〇· 25级），压力校验台上的标准压力表与所 研制的光纤光栅弹簧管压力测试系统的内部是连通的，因此可以根据实验需要得到加在光 纤光栅压力传感器上的压力。当压力较验台上的标准压力表中的压力从〇开始，每次增加 0. 3MPa，直至4. 2MPa时，利用光电探测与显示系统可同时在DWDM的2个端口上获得相应的 功率输出值，有关实验测试数据如表1所示。这里光电探测与显示系统使用得是Pw级的高 精度光纤功率计。
[0022] 表1 DWDM双边缘解调实验数据
[0024] 根据上述表1中实验数据，得到如图3所示DWDM双通道输出功率随压力变化的实 验分布曲线。
[0025] 分析表明：在0-4. 2MPa内，DWDM的解调灵敏度明显高于WDM，但两条边缘曲线都不 是严格线性的，同时又都有一段近似性较好的线性区域。功率1的线性区域为0-1. 8MPa，而 功率2的线性区域为：1.5-3. 6MPa，但在图中也看到：DWDM线性区域较短，一般只有0.3nm 左右，本文提出的DWDM双边缘解调方案力图实现在保持原有高灵敏度的基础上还能扩展 线性区域的有效办法。
[0026] 对两个端口重新选取压力区域内数据，截取数据中线性度较好的部分（掐头去 尾）构建两组新的实验数据组，如表2所示。
[0027] 表2 DWDM双边缘解调实验数据
[0030] 利用数学工具，得到两条线性回归方程，假定方程为L = ap+b
[0031] 其中L为输出功率，P为压力。
[0032] 则线性回归方程分别为
[0033] 功率 I :L = -7· 93215P+14. 0337 (1)
[0034] 功率 2 :L = 6· 51865P-9. 40631 (2)
[0035] 这两条直线方程在P = 1. 6附近有一个交点，从而形成一个分段连续函数为：
[0036] L = -7· 93215P+14. 0337 (0-1. 6MPa) (3)
[0037] L = 6· 51865P-9. 40631 (I. 6-3. 6MPa)
[0038] 利用上述分段函数得到在同一坐标系下的直线图如图4所示。
[0039] 显然0-3. 6MPa范围内，可以分别用两个不同函数方程来表示功率与压力的关系， 从而可以有效解决线性区域短的问题。
[0040] 在 0-3. 6MPa 中选取标准压力表指示分别为：0· 50MPa，I. 40MPa，2. OOMPa，2. 8MPa， 并通过功率计得到与之对应的四组实验数据，见表3。将所得到的测试数据通过预先编写好 的计算程序进行判断，并选择所对应的方程（3)，显示出的测量结果与标准压力表所显示的 测试结果吻合程度较高。
[0041] 表3压力测试实验数据
[0042]
[0044] 对上述实验结果进行分析表明，利用上述解调系统得到的测量结果其引用误差小 于1%
[0045] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于DWDM技术的双边缘解调器，其特征在于，包括压力校验台（1)、弹簧管压 力传感器（2)、FBG (3)、BBS (4)、DWDM(5)、探测与显示系统（6)，压力校验台（1)上设置有弹 簧管压力传感器（2)，弹簧管压力传感器（2)内安装有FBG(3)，所述的压力校验台（1)上 还安装有标准压力表，标准压力表与弹簧管压力传感器（2)内部连接，FBG(3)与BBS(4)、 DWDM(5)相连，DWDM(5)的两个端口与探测与显示系统（6)相连；所述的BBS (4)为宽带光 源；所述的DWDM(5)为密集型波分复用器。2. 根据权利要求1所述的一种基于DWDM技术的双边缘解调器，其特征在于，所述的弹 簧管压力传感器（2)和FBG(3)构成光纤光栅弹簧管压力传感器。3. 根据权利要求1所述的一种基于DWDM技术的双边缘解调器，其特征在于，所述的探 测与显示系统（6)的光源采用功率为lOOmw的ASE宽带光源，压力从0到6MPa时所对应的 光纤光栅反射光谱中心波长从1551. 15nm移动到1552. 25nm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于DWDM技术的双边缘解调器。它包括压力校验台、弹簧管压力传感器、FBG、BBS、DWDM、探测与显示系统，压力校验台上设置有弹簧管压力传感器，弹簧管压力传感器内安装有FBG，所述的压力校验台上还安装有标准压力表，标准压力表与弹簧管压力传感器内部连接，FBG与BBS、DWDM相连，DWDM的两个端口与探测与显示系统相连。本实用新型结构简单，成本较低，测量精度较高。
【IPC分类】G01L11/02, G01L7/04
【公开号】CN204964095
【申请号】CN201520398926
【发明人】杨洋, 刘欣, 刘兵, 刘颖华, 杨华丽
【申请人】承德石油高等专科学校, 承德热河克罗尼仪表有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年6月6日