專利名稱：一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置及其解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著光纖傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖光柵由于具有不受電磁干擾、不帶電、耐腐蝕、體積小、重量輕、靈敏度高等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，光纖光柵的解調(diào)技術(shù)也就變的愈發(fā)關(guān)鍵。目前光纖光柵的解調(diào)主要有光譜分析法、干涉儀解調(diào)法、匹配光柵法、可調(diào)F-P濾波器法等。但是光譜分析法分辨率較低，價(jià)格昂貴，解調(diào)速度慢；干涉儀法解調(diào)速度有所提高，但容易受到溫度等外界因素的影響；匹配光柵法雖然成本低、速度快，但是解調(diào)范圍窄，不能滿足大范圍變化的要求；可調(diào)F-P濾波器法，雖然精度比光譜分析法要高， 但仍不能滿足工程要求，而且成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種光纖光柵動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置，用于解調(diào)光纖光柵由于受到外界調(diào)制而產(chǎn)生的中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移的情況，解調(diào)速度快，僅限于所使用的器件帶寬，所檢測(cè)的參數(shù)和得到的結(jié)果只與光纖光柵中心波長(zhǎng)的變化量有關(guān)，與光纖光柵的絕對(duì)波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，也不受光源功率變化和光路損耗的影響。整套裝置成本低，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置，包括光源、光纖分路器件、光纖光柵、 解調(diào)元件、光電轉(zhuǎn)換器器及電路處理系統(tǒng)，其特征在于所述的解調(diào)元件為光纖半導(dǎo)體鍍膜器件，光源發(fā)出的光通過(guò)光纖分路器件入射到光纖光柵處時(shí)發(fā)生反射，由于光纖光柵受到外界調(diào)制使得光的中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移，中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移的反射光經(jīng)過(guò)光纖半導(dǎo)體鍍膜器件時(shí)再次發(fā)生反射，反射光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器器及電路處理系統(tǒng)，使得光纖光柵處發(fā)生偏移的光的變化量解調(diào)為易測(cè)量的物理量。本發(fā)明的特征在于寬帶光源在驅(qū)動(dòng)的作用下發(fā)出連續(xù)的寬帶光，經(jīng)過(guò)光纖分路器后被光纖光柵3反射回一帶有外界環(huán)境調(diào)制信息的窄帶光，從光纖分路器的返回端經(jīng)另一光纖分路器到光纖半導(dǎo)體鍍膜器件，經(jīng)過(guò)光纖半導(dǎo)體鍍膜器件反射后，從該光纖分路器的返回端進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再由去直流耦合器將直流量去除，只提取具有相對(duì)變化特性的交流量，濾波器進(jìn)行濾波處理，根據(jù)需要設(shè)定濾波器的帶寬，輸出給數(shù)據(jù)處理部分，最后根據(jù)電壓的變化確定光功率的變化，再由功率與波長(zhǎng)的線性關(guān)系得出光纖光柵的波長(zhǎng)變化，從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵的動(dòng)態(tài)變化解調(diào)。所述的光纖分路器為具有分光功能的光纖耦合器或者環(huán)形器。本發(fā)明的解調(diào)原理如圖2、3所示，圖2是光纖半導(dǎo)體鍍膜器件的反射光譜，其反射譜的功率與波長(zhǎng)成線性關(guān)系，設(shè)其線性方程為P = k · λ +b1其中P為反射回來(lái)的功率值，λ是波長(zhǎng)值，k為斜率或靈敏度，b為截距。
3
由公式1可得到
權(quán)利要求
1.一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置，包括光源、光纖分路器、光纖光柵、解調(diào)元件、光電轉(zhuǎn)換器及電路處理系統(tǒng)，其特征在于所述的解調(diào)元件為光纖半導(dǎo)體鍍膜器件，光源發(fā)出的入射光信號(hào)在光纖光柵處發(fā)生反射，反射光經(jīng)過(guò)光纖半導(dǎo)體鍍膜器件時(shí)再次發(fā)生反射，此時(shí)的反射光經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換器及電路處理系統(tǒng)，得到光纖光柵處波長(zhǎng)變化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置，其特征在于所使用的光纖半導(dǎo)體鍍膜器件，其反射光的功率隨入射光波長(zhǎng)的變化而變化，具有一定的線性關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置，其特征在于所使用的光纖光柵是一種可反射窄帶光的器件，其光譜寬度一般為零點(diǎn)幾納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置，其特征在于所使用的光源是一種寬帶的光源，即光源光譜寬度一般為幾十個(gè)納米，且具有一定的平坦性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置，其特征在于所使用的光纖分路器可以是光纖耦合器，也可以是光纖環(huán)形器等。
6.一種光纖光柵動(dòng)態(tài)解調(diào)裝置的解調(diào)方法，其特征在于包括如下解調(diào)步驟a、光源發(fā)出的光通過(guò)光纖分路器入射到光纖光柵處發(fā)生反射，光纖光柵受到外界壓力或震動(dòng)的調(diào)制會(huì)使得光的中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移；b、波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移的反射光通過(guò)光纖分路器進(jìn)入半導(dǎo)體鍍膜器件時(shí)再次發(fā)生反射， 半導(dǎo)體鍍膜器件的反射光功率和入射波波長(zhǎng)間呈線性關(guān)系；C、從半導(dǎo)體鍍膜器件反射出的光通過(guò)光纖分路器進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再由去直流耦合器將直流量去除，只提取具有相對(duì)變化特性的交流量；d、濾波器進(jìn)行濾波處理，根據(jù)需要設(shè)定濾波器的帶寬，輸出給數(shù)據(jù)處理部分，最后根據(jù)電壓的變化確定光功率的變化，再由功率與波長(zhǎng)的線性關(guān)系得出光纖光柵的波長(zhǎng)變化，從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵的動(dòng)態(tài)變化解調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖光柵動(dòng)態(tài)變化解調(diào)裝置及其解調(diào)方法，屬于光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明主要通過(guò)利用光纖半導(dǎo)體鍍膜器件的反射光功率和入射光的波長(zhǎng)變化呈線性關(guān)系，對(duì)光纖光柵受到外界調(diào)制后中心波長(zhǎng)發(fā)生左右偏移這一現(xiàn)象進(jìn)行解調(diào)，得到便于測(cè)量的光功率信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵的動(dòng)態(tài)變化解調(diào)。
文檔編號(hào)G01D3/028GK102445216SQ201010500729
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者席剛, 李旭, 皋魏, 霍佃恒 申請(qǐng)人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司