專利名稱：一種光纖光柵動態變化解調裝置及其解調方法
技術領域：
本發明涉及光纖光柵傳感技術領域，具體的說，涉及光纖光柵動態變化解調領域。
背景技術：
隨著光纖傳感技術的不斷發展，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，已經被廣泛的應用工業現場，光纖光柵的解調技術也就變的愈發關鍵。目前光纖光柵的解調主要有光譜分析法、干涉儀解調法、匹配光柵法、可調F-P濾波器法等。但是光譜分析法分辨率較低，價格昂貴，解調速度慢；干涉儀法解調速度有所提高，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，但是解調范圍窄，不能滿足大范圍變化的要求；可調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。
發明內容
為了解決現有技術的不足，本發明提供一種光纖光柵動態解調裝置，用于解調光纖光柵由于受到外界調制而產生的中心波長發生左右偏移的情況，解調速度快，僅限于所使用的器件帶寬，所檢測的參數和得到的結果只與光纖光柵中心波長的變化量有關，與光纖光柵的絕對波長無關，也不受光源功率變化和光路損耗的影響。整套裝置成本低，適于產業化生產。本發明所述的一種光纖光柵動態解調裝置，包括光源、光纖分路器件、光纖光柵、 解調元件、光電轉換器器及電路處理系統，其特征在于所述的解調元件為光纖半導體鍍膜器件，光源發出的光通過光纖分路器件入射到光纖光柵處時發生反射，由于光纖光柵受到外界調制使得光的中心波長發生左右偏移，中心波長發生左右偏移的反射光經過光纖半導體鍍膜器件時再次發生反射，反射光進入光電轉換器器及電路處理系統，使得光纖光柵處發生偏移的光的變化量解調為易測量的物理量。本發明的特征在于寬帶光源在驅動的作用下發出連續的寬帶光，經過光纖分路器后被光纖光柵3反射回一帶有外界環境調制信息的窄帶光，從光纖分路器的返回端經另一光纖分路器到光纖半導體鍍膜器件，經過光纖半導體鍍膜器件反射后，從該光纖分路器的返回端進入光電轉換器，把光信號轉換為電信號，再由去直流耦合器將直流量去除，只提取具有相對變化特性的交流量，濾波器進行濾波處理，根據需要設定濾波器的帶寬，輸出給數據處理部分，最后根據電壓的變化確定光功率的變化，再由功率與波長的線性關系得出光纖光柵的波長變化，從而實現光纖光柵的動態變化解調。所述的光纖分路器為具有分光功能的光纖耦合器或者環形器。本發明的解調原理如圖2、3所示，圖2是光纖半導體鍍膜器件的反射光譜，其反射譜的功率與波長成線性關系，設其線性方程為P = k · λ +b1其中P為反射回來的功率值，λ是波長值，k為斜率或靈敏度，b為截距。
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由公式1可得到
權利要求
1.一種光纖光柵動態變化解調裝置，包括光源、光纖分路器、光纖光柵、解調元件、光電轉換器及電路處理系統，其特征在于所述的解調元件為光纖半導體鍍膜器件，光源發出的入射光信號在光纖光柵處發生反射，反射光經過光纖半導體鍍膜器件時再次發生反射，此時的反射光經過光電轉換器及電路處理系統，得到光纖光柵處波長變化量。
2.根據權利要求1所述的一種光纖光柵動態變化解調裝置，其特征在于所使用的光纖半導體鍍膜器件，其反射光的功率隨入射光波長的變化而變化，具有一定的線性關系。
3.根據權利要求1所述的一種光纖光柵動態變化解調裝置，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幾納米。
4.根據權利要求1所述的一種光纖光柵動態變化解調裝置，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納米，且具有一定的平坦性。
5.根據權利要求1所述的一種光纖光柵動態變化解調裝置，其特征在于所使用的光纖分路器可以是光纖耦合器，也可以是光纖環形器等。
6.一種光纖光柵動態解調裝置的解調方法，其特征在于包括如下解調步驟a、光源發出的光通過光纖分路器入射到光纖光柵處發生反射，光纖光柵受到外界壓力或震動的調制會使得光的中心波長發生左右偏移；b、波長發生左右偏移的反射光通過光纖分路器進入半導體鍍膜器件時再次發生反射， 半導體鍍膜器件的反射光功率和入射波波長間呈線性關系；C、從半導體鍍膜器件反射出的光通過光纖分路器進入光電轉換器，把光信號轉換為電信號，再由去直流耦合器將直流量去除，只提取具有相對變化特性的交流量；d、濾波器進行濾波處理，根據需要設定濾波器的帶寬，輸出給數據處理部分，最后根據電壓的變化確定光功率的變化，再由功率與波長的線性關系得出光纖光柵的波長變化，從而實現光纖光柵的動態變化解調。
全文摘要
本發明公開了一種光纖光柵動態變化解調裝置及其解調方法，屬于光纖光柵傳感技術領域，本發明主要通過利用光纖半導體鍍膜器件的反射光功率和入射光的波長變化呈線性關系，對光纖光柵受到外界調制后中心波長發生左右偏移這一現象進行解調，得到便于測量的光功率信號，從而實現光纖光柵的動態變化解調。
文檔編號G01D3/028GK102445216SQ201010500729
公開日2012年5月9日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者席剛, 李旭, 皋魏, 霍佃恒 申請人:上海華魏光纖傳感技術有限公司