光纤法珀传感器的解调系统及其解调方法

xiaoxiao2020-7-23  8

专利名称:光纤法珀传感器的解调系统及其解调方法
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域,特别是涉及一种采用载波技术的光纤法珀传感器的解调 系统及其解调方法。
背景技术
光纤传感器具有安全、不受电磁干扰、便于联网与远距离遥测、适于恶劣环境等一系列 优点,已逐渐成为新一代传感器的主流发展方向之一。基于光纤法珀(FP)腔的传感器对温度 交叉敏感性很小,传感器对光学信号干扰小,能够提供很高的分辨率,得到了广泛的应用。
根据解调时所利用的光学参数的不同,光纤法珀传感解调方案可分为强度解调和相位解 调两大类。强度解调是当输入光波长恒定时,由于外部温度、压力、应力变化引起腔内介质 折射率和FP腔腔长的变化,从而改变了两束相干光的光程差,进而引起法珀传感器输出光强 的变化。因此通过测量干涉仪输出光强的变化值就可以得到外部温度、压力、应力等变化的 大小。目前强度解调存在的不足是为了使FP腔工作在反射光干涉谱斜率最大处,需要腔长
和波长匹配,这在FP腔制作的时候有一定难度;其次还容易受到外界环境和光源光强波动的
影响。相位解调方法由于需要测出光谱因而不能用于高速动态测量。

发明内容
本发明所要解决的技术方案是提供一种光纤法珀传感器的解调系统,该系统有效避免了 传统强度解调系统易受外界环境影响和本身系统参数漂移影响的缺点。
本发明还要提供一种上述解调系统的解调方法,该方法有效避免了传统强度解调方法易 受外界环境影响和本身系统参数漂移影响的缺点。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是光纤法珀传感器的解调系统,该系统依此连
接有2个或3个不同波长的光源、调制器、耦合器,然后一路依此连接有耦合器或环形器、光
电探测器,另一路连接有光电探测器,最后依此连接有数据采集卡和计算机。
光纤法珀传感器的解调方法,该方法包括以下步骤1)将2个或3个光源发出的不同波 长的光调制到不同频率的载波上;2)再经耦合器耦合到一根光纤后分为两路信号;3) —路 信号打入连接有光纤珐珀传感器的耦合器或环形器,另一路信号直接打入光电探测器;4) 光纤珐珀传感器反射光信号通过耦合器或环形器接入光电探测器探测;5)两路光电探测器 探测到的信号一起经数据采集卡采集送入计算机进行信号处理,完成对两个或三个频率载波的滤波,得出各个波长各自的光强,通过运算得出光纤珐珀传感器的腔长。
本发明的有益效果是本发明利用了强度解调法动态性好的优点,采用载波技术,有效
避免传统强度解调方法易受外界环境影响和本身系统参数漂移影响的缺点,真正使得强度解
调法得以实用化。


图1是本发明采用2个光源的系统框图。 图2是本发明采用3个光源的系统框图。
具体实施例方式
本发明的系统依此连接有2个或3个不同波长的光源、调制器、耦合器,然后一路依此连 接有耦合器或环形器、光电探测器,另一路连接有光电探测器,最后依此连接有数据采集卡 和计算机。
本发明的方法包括以下步骤1)将2个或3个光源发出的不同波长的光通过调制器调制 到不同频率的载波上;2)再经耦合器耦合到一根光纤后分为两路信号;3) —路信号打入连 接有光纤珐珀传感器的耦合器或环形器,另一路信号直接打入光电探测器;4)光纤珐珀传 感器反射光信号通过耦合器或环形器接入光电探测器探测;5)两路光电探测器探测到的信 号一起经数据采集卡采集送入计算机进行信号处理。信号处理主要完成对两个或三个频率载 波的滤波,得出各个波长各自的光强,通过运算得出光纤珐珀传感器的腔长,从而避免了外 界环境对测试结果的影响。
本发明首次采用载波技术,也就是将2个或3个不同波长的光调制到不同频率的载波上, 然后再打入光纤法珀传感器,这有别于传统双波长。
上述调制器可采用电光调制器、声光调制器,或直接采用内调制。光电探测器的作用是 将光信号转换成电信号。
权利要求
权利要求1光纤法珀传感器的解调系统,其特征在于,该系统依此连接有2个或3个不同波长的光源、调制器、耦合器,然后一路依此连接有耦合器或环形器、光电探测器,另一路连接有光电探测器,最后依此连接有数据采集卡和计算机。
2. 如权利要求l所述的光纤法珀传感器的解调系统,其特征在于,所 述调制器采用电光调制器或声光调制器。
3. 光纤法珀传感器的解调方法,其特征在于,该方法包括以下步骤 :1)将2个或3个光源发出的不同波长的光调制到不同频率的载波上;2)再经耦合器耦合到 一根光纤后分为两路信号;3) —路信号打入连接有光纤珐珀传感器的耦合器或环形器,另 一路信号直接打入光电探测器;4)光纤珐珀传感器反射光信号通过耦合器或环形器接入光 电探测器探测;5)两路光电探测器探测到的信号一起经数据采集卡采集送入计算机进行信 号处理,完成对两个或三个频率载波的滤波,得出各个波长各自的光强,通过运算得出光纤 珐珀传感器的腔长。
4. 如权利要求3所述的光纤法珀传感器的解调方法,其特征在于,步 骤l所述调制采用电光调制器或声光调制器调制,或直接采用内调制。
全文摘要
本发明提供一种光纤法珀传感器的解调系统,该系统有效避免了传统强度解调系统易受外界环境影响和本身系统参数漂移影响的缺点。光纤法珀传感器的解调系统,该系统依此连接有2个或3个不同波长的光源、调制器、耦合器,然后一路依此连接有耦合器或环形器、光电探测器,另一路连接有光电探测器,最后依此连接有数据采集卡和计算机。本发明利用了强度解调法动态性好的优点,采用载波技术,有效避免传统强度解调方法易受外界环境影响和本身系统参数漂移影响的缺点,真正使得强度解调法得以实用化。
文档编号G01D5/26GK101476901SQ20091030028
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者冉曾令, 徐富国, 饶云江 申请人:电子科技大学

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