本發(fā)明涉及光纖布拉格光柵傳感，具體涉及一種基于可調(diào)諧激光器波長補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵解調(diào)裝置。

背景技術(shù)：

1、近些年，隨著光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展，作為光纖傳感領(lǐng)域的一個重要分支的光纖布拉格光柵由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、抗電磁干擾、耐腐蝕和高靈敏度等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測、周界安防等領(lǐng)域。

2、目前，光纖布拉格光柵的解調(diào)方法有很多。其中，基于可調(diào)諧激光器的光纖光柵傳感系統(tǒng)由于其測量精度高、范圍廣、速度快等優(yōu)點，成為目前光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的主流研究方向。光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)主要是以光纖光柵的中心波長作為傳感媒介，利用掃描激光器發(fā)出的光源的波長相對于光柵的中心波長的漂移量來反映外界物理量的變化。

3、在基于可調(diào)諧激光器的光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)中，掃描激光器模塊的速度、精度以及穩(wěn)定性對整個系統(tǒng)起到了至關(guān)重要的作用。然而，由于外界環(huán)境的變化，掃描激光器模塊的輸出功率會產(chǎn)生波動。對于整個光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)來說，這種功率波動使得系統(tǒng)的解調(diào)精度受到很大的影響。因此，基于可調(diào)諧激光器的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)中就要求輸出功率更穩(wěn)定的光源應(yīng)用于系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題或者至少部分地解決上述技術(shù)問題，本公開提供一種基于可調(diào)諧激光器波長補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵解調(diào)裝置。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn)：一種基于可調(diào)諧激光器波長補(bǔ)償?shù)墓饫w光柵解調(diào)裝置，包括：掃描激光器模塊、傳感和波長校準(zhǔn)模塊和電路解調(diào)模塊；

3、掃描激光器模塊用于控制掃描光源的輸出方式；同時，在起始波長點開始掃描時，輸出同步采集脈沖并與電路解調(diào)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)同步；掃描激光器模塊內(nèi)置有第一半導(dǎo)體激光器和第二半導(dǎo)體激光器，第二半導(dǎo)體激光器用于在第一半導(dǎo)體激光器的輸出光功率波動時發(fā)出補(bǔ)償光源進(jìn)行補(bǔ)償，或在第一半導(dǎo)體激光器的輸出光功率穩(wěn)定時與第一半導(dǎo)體激光器交替輸出不同波長的光源以提升掃描速度；

4、傳感和波長校準(zhǔn)模塊包括傳感光路和波長校準(zhǔn)光路，由掃描激光器模塊輸出的掃描光源其中一路進(jìn)入傳感光路，另一路進(jìn)入波長校準(zhǔn)光路；傳感光路用于在入射光與光纖光柵中心波長重合時，將反射光輸出至電路解調(diào)模塊；波長校準(zhǔn)光路基于標(biāo)準(zhǔn)光纖光柵和f-p標(biāo)準(zhǔn)具對進(jìn)入其中的掃描光源的解調(diào)波長進(jìn)行校準(zhǔn)，并將反射回的校準(zhǔn)波長輸出至電路解調(diào)模塊；

5、電路解調(diào)模塊用于在同步采集脈沖邊沿到來時，將傳感和波長校準(zhǔn)模塊反射回的兩路光信號進(jìn)行處理并得到光譜的中心波長數(shù)據(jù)，完成解調(diào)過程。

6、可選地，掃描激光器模塊包括：第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第一光電轉(zhuǎn)換器、脈沖產(chǎn)生器、第一數(shù)字處理單元、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一半導(dǎo)體激光器、第一光纖耦合器、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第二半導(dǎo)體激光器、第一可調(diào)光衰減器和第二光纖耦合器；

7、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與第一數(shù)字處理單元的輸入端連接，第一光電轉(zhuǎn)換器的輸出端與第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第一數(shù)字處理單元的輸出端分別與脈沖產(chǎn)生器的輸入端、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端和第一可調(diào)光衰減器的輸入端連接，第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與第一半導(dǎo)體激光器的輸入端連接，第一半導(dǎo)體激光器的輸出端與第一光纖耦合器的a端口連接，第一光纖耦合器的b端口與第一光電轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第一光纖耦合器的c端口與第二光纖耦合器的b端口連接，第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器與第二半導(dǎo)體激光器的輸入端連接，第二半導(dǎo)體激光器的輸出端與第一可調(diào)光衰減器的輸入端連接，第一可調(diào)光衰減器的輸出端與第二光纖耦合器的c端連接。

8、可選地，包括：溫度控制模塊，溫度控制模塊包括：第一溫控電路和第二溫控電路；

9、第一溫控電路輸出端與第一半導(dǎo)體激光器的輸入端連接，用于控制第一半導(dǎo)體激光器的溫度保持恒定；

10、第二溫控電路輸出端與第二半導(dǎo)體激光器的輸入端連接，用于控制第二半導(dǎo)體激光器的溫度保持恒定。

11、可選地，傳感和波長校準(zhǔn)模塊包括：光隔離器、第二可調(diào)光衰減器、第一待測光纖光柵、第二待測光纖光柵、第三待測光纖光柵、第三光纖耦合器、第四光纖耦合器、標(biāo)準(zhǔn)光柵溫控電路、標(biāo)準(zhǔn)光纖光柵、f-p標(biāo)準(zhǔn)具和第五光纖耦合器；

12、光隔離器的輸出端與第二可調(diào)光衰減器的輸入端連接，第二可調(diào)光衰減器的輸出端與第四光纖耦合器的a端連接，第一待測光纖光柵、第二待測光纖光柵和第三待測光纖光柵依次串聯(lián)，第三待測光纖光柵與第三光纖耦合器的a端連接，第三光纖耦合器的b端與第四光纖耦合器的b端連接，第四光纖耦合器的c端與第五光纖耦合器的b端連接，第五光纖耦合器的a端與f-p標(biāo)準(zhǔn)具的一端連接，f-p標(biāo)準(zhǔn)具的另一端與標(biāo)準(zhǔn)光纖光柵的輸出端連接，標(biāo)準(zhǔn)光纖光柵的輸入端與標(biāo)準(zhǔn)光柵溫控電路的輸出端連接。

13、可選地，電路解調(diào)模塊包括：第二光電轉(zhuǎn)換器、第二數(shù)字處理單元、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第三光電轉(zhuǎn)換器、上位機(jī)和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

14、第二光電轉(zhuǎn)換器的輸出端與第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，第二數(shù)字處理單元的一端與第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，第二數(shù)字處理單元的輸出端與上位機(jī)的輸入端連接，第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端與第三光電轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，第三光電轉(zhuǎn)換器的輸入端與第五光纖耦合器的c端連接。

15、可選地，掃描激光器模塊、傳感和波長校準(zhǔn)模塊以及電路解調(diào)模塊之間的連接關(guān)系為：

16、脈沖產(chǎn)生器的輸出端與第二數(shù)字處理單元的輸入端連接，第一數(shù)字處理單元的輸入端與上位機(jī)的輸出端連接；

17、第二光纖耦合器的a端與光隔離器的輸入端連接，第三光纖耦合器的c端與第二光電轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；

18、第五光纖耦合器的c端與第三光電轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。

19、可選地，第一數(shù)字處理單元包括：數(shù)字濾波模塊、尋峰模塊、頻譜判斷模塊和控制模塊；

20、控制模塊驅(qū)動第一光電轉(zhuǎn)換器將掃描光源的光功率信號轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字信號，第一數(shù)字信號依次經(jīng)過數(shù)字濾波模塊和尋峰模塊完成光譜參量的存儲，之后通過頻譜判斷模塊判斷第一數(shù)字信號的光功率信息是否出現(xiàn)波動。

21、可選地，第二數(shù)字處理單元包括：中值濾波模塊、多峰判斷模塊、通信模塊和控制模塊；

22、控制模塊查詢脈沖產(chǎn)生器傳輸?shù)耐矫}沖是否到來，當(dāng)同步脈沖到來時，采集到的第二數(shù)字信號和第三數(shù)字信號先后經(jīng)過中值濾波模塊和多峰判斷模塊得到光柵反射光的中心波長數(shù)據(jù)，然后通信模塊將中心波長數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。

23、本公開實施例提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

24、本發(fā)明主要采用了掃描光源模塊內(nèi)部第二半導(dǎo)體激光器對第一半導(dǎo)體激光器補(bǔ)償?shù)姆椒?。第一半?dǎo)體激光器的輸出光源和第二半導(dǎo)體激光器的補(bǔ)償光源通過光纖耦合器進(jìn)行耦合，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且當(dāng)處在未補(bǔ)償狀態(tài)時，即第一半導(dǎo)體激光器的輸出光功率穩(wěn)定時，第一數(shù)字處理單元還可以控制這兩個半導(dǎo)體激光器交替輸出不同波長的光源，使掃描速度得以提升。本發(fā)明提高了現(xiàn)有的基于可調(diào)諧激光器的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的解調(diào)精度，具有測量范圍廣，信噪比高等優(yōu)點，適用于高精度測量場合。