专利名称：一种fbg解调器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种FBG解调器。
背景技术：
近年来，在光纤通讯迅猛发展的带动下，光纤传感器作为传感器家族中年轻的一员。以其在抗电磁干扰，轻巧，灵敏度等方面独一无二的优势迅速打开了国际市场。目前， 光纤布拉格光栅(FBG)以其在光纤激光器，光通讯和光纤传感器领域的优越性和巨大应用潜力成为近年来国内外光纤领域的研究热点。由于有波长解码、易构成分布式结构、抗电磁干扰强、并且便于利用复用(波分、时分、空分)技术等诸多传统传感器无法比拟的优点，可以用来测量应变、温度、压力以及一切可以转换为应变温度的物理量，在民用工程、航空航天、船舶、电力和石油等领域的安全监测方面有着广阔的应用前景。
尽管这样，由于用FBG构成的传感系统，传感量主要是以波长的微小位移为载体， 需要精密的波长或波长变化检测装置对波长编码信号解调，而造成系统成本高，在普通领域难以接受。光纤光栅传感是将外界环境，如温度、应变等变化量转化成波长漂移量，于是只能利用高成本的光谱仪进行检测。但是现有的光谱分析仪由于体积大、重量重、价格高、 测量分辨率低，不能满足实际测量的需要，不适合在实际工程中应用。有必要找到精度高、 价格低、稳定性好的测量光纤光栅布拉格波长移动量的方法，即对每个波长编码的信号实现解调。为此，国内外已经提出了多种检测方案。
而本项目基于匹配光栅解调的方法，设计了一种可应用于光纤光栅传感解调的新型系统。其测量范围大、灵敏度高、价格低、应用广泛等优点可为经济社会发展做出了贡献。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用多个FBG级联的方式达到测量范围大、灵敏度高、价格低、应用广泛等FBG解调器。
本发明是通过以下技术方案来实现的一种FBG解调器,包括一布拉格光纤光栅 FBG和一个以上的布拉格光纤光栅FBGn,所述布拉格光纤光栅FBG的接入端连接一稱合器， 在该耦合器的输入端连接有宽带光源，所述在每个布拉格光纤光栅FBGn的两端分别连接有一匹配的耦合器η和一探测器η，在该探测器η的输出端连接一放大电路η，所述每个放大电路η的输出端交汇连接一数据采集盒。
作为优选，所述布拉格光纤光栅FBG为传感光栅。
作为优选，所述每个布拉格光纤光栅FBGn为解调光栅。
本发明FBG解调装置的有益效果是鉴于目前光纤光栅波长解调仪的价格非常高的问题，本实验仪主要采用匹配光栅解调的方法，两个布拉格光纤光栅分别作为传感器和解调器，两者为匹配光栅，被测压力或温度的变化将导致两光栅反射光谱的彼此分离，光谱的彼此分离导致探测器接收到的光强度发生变化。通过记录光强度的变化，就可以实现对外界物理量的检测。并且通过多个光栅光纤级联，编程使计算机能够自动删选分别测试不通波段，来达到在灵敏度高的基础上扩大解调范围的效果。最终设计出一个成本低，体积小，测量精确度高的解调仪。



为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。
图1为本发明FBG解调装置的结构流程示意图；图2为本发明传感光栅和多个级联的解调光栅的反射谱示意图；图3为本发明FBG传感器原理示意图。
具体实施方式
如图1所不,一种FBG解调器,包括一布拉格光纤光栅FBG和一个以上的布拉格光纤光栅FBGn，所述布拉格光纤光栅FBG的接入端连接一耦合器，在该耦合器的输入端连接有宽带光源，所述在每个布拉格光纤光栅FBGn的两端分别连接有一匹配的稱合器η和一探测器η，在该探测器η的输出端连接一放大电路η，所述每个放大电路η的输出端交汇连接一数据采集盒。
其中，所述布拉格光纤光栅FBG为传感光栅；所述每个布拉格光纤光栅FBGn为解调光栅。
其工作过程为从宽带光源发出的光经过一个耦合器进入布拉格光纤光栅FBG，从这个光栅反射回的光信号通过另一个耦合器分成η路，每一路分别接一个耦合器η，然后进入布拉格光纤光栅η，经过第二个光栅反射的光信号被一个探测器η接收，然后通过探测器 η进行光电转换，其接收到的光强度对应被测物理量的变化情况，由放大电路η将该电压信号放大后，送到计算机做分析、储存、显示。
在这个系统中，布拉格光纤光栅FBG作为传感器,而多个级联的FBGn作为该系统的解调器。传感光栅与解调光栅两者为匹配光栅，被测压力或温度的变化将导致两光栅反射光谱的彼此分离，光谱的彼此分离导致探测器η接收到的光强度发生变化。通过记录光强度的变化，就可以实现对外界物理量的检测。通常情况下只用两个匹配光栅，那么解调的范围有限，而我们利用多个FBGn级联的方式能够有效的解决这个问题。
如图2所示，通过改变应力而引起传感光栅的正应变。级联的匹配光栅反射的光信号分别被探测器η接收，其强度正比于传感光栅反射谱和其对应匹配光栅反射谱的卷积值。传感光栅的中心波长位置分别与级联的匹配光栅的上升沿或者下降沿发生相交时，对应的探测器η才能有线性电压输出。
由于传感和解调光栅都是同类型的光栅，其温漂特性相同。所以当被测物理量为应变时，只要保持传感和解调光栅处于相同的环境温度下，即使环境温度发生变化，光栅反射谱间的相对位置不会发生变化，从而抑制了温度变化引起的测试误差。
如图3所示，光纤光栅是一种波长选择性反射器，它的反射波长，即布拉格波长会受到施于其上的温度和应变的影响而发生变化。利用光纤光栅对温度和应变的效应，通过一些辅助的机敏结构，还可以实现其他多种参数的检测。
在熟悉了光纤光栅的特性、原理、应用等基础上，设计一个低成本的光纤光栅解调仪通过多个光纤光栅级联，编程使计算机能够自动删选，分别测试不同波段。以达到在灵敏度高的基础上扩大解调范围的效果。从级联的FBGn出来的反射光经探测器η将光强的变化转化为电压的变化，再经放大电路η放大至O 5ν变化的电压，并通过数据采集盒送往计算机进行数据采集，实时地分析处理数据并显示对应的应变量。所建立的实验系统 稳定可靠，成本低，体积小，测量精确度高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1.ー种FBG解调器,其特征在于包括一布拉格光纤光栅FBG和ー个以上的布拉格光纤光栅FBGn，所述布拉格光纤光栅FBG的接入端连接ー耦合器，在该耦合器的输入端连接有宽带光源，所述在姆个布拉格光纤光栅FBGn的两端分别连接有一匹配的稱合器η和一探测器η，在该探测器η的输出端连接ー放大电路η，所述每个放大电路η的输出端交汇连接一数据采集盒。
2.根据权利要求I所述的FBG解调器，其特征在于所述布拉格光纤光栅FBG为传感光栅。
3.根据权利要求I所述的FBG解调器，其特征在于所述每个布拉格光纤光栅FBGn为解调光栅。
全文摘要
本发明公开了一种FBG解调器，包括一布拉格光纤光栅FBG和一个以上的布拉格光纤光栅FBGn，所述布拉格光纤光栅FBG的接入端连接一耦合器，在该耦合器的输入端连接有宽带光源，所述在每个布拉格光纤光栅FBGn的两端分别连接有一匹配的耦合器n和一探测器n，在该探测器n的输出端连接一放大电路n，所述每个放大电路n的输出端交汇连接一数据采集盒；本发明基于匹配光栅解调的方法，设计了一种可应用于光纤光栅传感解调的新型系统。通过多个光纤光栅级联，编程使计算机能够自动删选，分别测试不同波段，以达到在灵敏度高的基础上扩大解调范围的效果。其测量范围大、灵敏度高、价格低、应用广泛等优点。
文档编号G01D5/26GK102980598SQ20121043271
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月3日 优先权日2012年11月3日
发明者霍小卫 申请人:河南锐骑文化传播有限公司