本發(fā)明涉及光傳輸，特別是涉及光纖傳感系統(tǒng)和光信號解調方法。

背景技術：

1、光纖傳感測量技術是以光信號為載體，光纖既作為傳感單元又作為傳輸介質，光信號經(jīng)過外界改變后的傳感單元會導致光信號攜帶相應的信息，通過解調光信號來推測外界物理量的改變。在光纖光柵傳感設備中，波長的解調占據(jù)了絕大部分的成本。

2、傳統(tǒng)的解調技術包括：光譜儀法、波長計法、干涉法、濾波器法等。其中，濾波器法有包含可調諧濾波器法、可調諧激光器法和邊緣濾波法，可調諧濾波器法測量精度高動態(tài)響應范圍大但成本高，可調激光器法與前者類似但光源成本過高，邊緣濾波法在實際應用中成本低、解調精度高、解調范圍較大、穩(wěn)定性較差。

3、然而，邊緣濾波方案適用于日常結構監(jiān)測中的一般應用場景，但在一些大量程的應變監(jiān)測中就顯得吃力。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對邊緣濾波法量程較短的問題，提供一種光纖傳感系統(tǒng)和光信號解調方法。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N光纖傳感系統(tǒng)，所述光纖傳感系統(tǒng)包括：

3、多個光纖傳感器；

4、光源，所述光源用于發(fā)出光信號；

5、光傳輸模塊，用于將所述光信號分成多路第一子信號，并分別輸入至各所述光纖傳感器中，還用于接收各所述光纖傳感器返回的多路第二子信號并耦合至光解調模塊；

6、光解調模塊，包括多個子解調單元，一個所述子解調單元用于對一路所述第二子信號進行解調；所述子解調單元包括第一光電傳感器、具有第一濾波片的第二光電傳感器和具有第二濾波片的第三光電傳感器，所述第一濾波片和所述第二濾波片的過濾波長不同；所述第二子信號分別傳輸至所述第一光電傳感器、所述第二光電傳感器和所述第三光電傳感器。

7、在其中一個實施例中，所述子解調單元包括傾角相同的第一分光片和第二分光片，所述第一分光片、所述第二分光片和所述第三光電傳感器依次位于所述第二子信號的入射路徑上，所述第一光電傳感器位于所述第二子信號在所述第一分光片的反射路徑上，所述第二光電傳感器位于所述第二子信號在所述第二分光片的反射路徑上。

8、在其中一個實施例中，所述子調節(jié)單元還包括準直器，所述第二子信號經(jīng)過所述準直器后入射至所述第一反光片。

9、在其中一個實施例中，所述子解調單元還包括第一透光片所述第一透光片配置于所述第一分光片朝向所述第二分光片的一側；和/或，

10、所述子解調單元還包括第二透光片，所述第二透光片配置于所述第二分光在其中一個實施例中，所述第一分光片和/或所述第二分光片的分光比為20%~70%。

11、在其中一個實施例中，所述第一濾波片和所述第二濾波片均為帶通濾波，所述第一濾波片的第一中心波長為1530nm~1544nm，所述第二濾波片的第二中心波長為1566nm~1580nm；所述第一濾波片濾波曲線的下降沿與所述第二濾波片濾波曲線的上升沿相交，所述光源用于發(fā)出波長范圍在所述第一中心波長和所述第二中心波長之間的光信號。

12、在其中一個實施例中，所述光源用于發(fā)出波長范圍為x1nm~x2nm的光信號，其中，x1=m+s，x2=n-s，m為所述第一中心波長的值，n為所述第二中心波長的值，s的取值范圍為1~3。

13、在其中一個實施例中，所述光傳輸模塊包括分光器和耦合單元，所述分光器與所述光源和各所述光纖傳感器連接，用于接收所述光信號并將所述光信號分成多路第一子信號，分別輸入至各所述光纖傳感器中；所述耦合單元與各所述光纖傳感器和所各所述子解調單元連接，用于接收所述各光纖傳感器返回的多路第二子信號并耦合至各所述子解調單元。

14、在其中一個實施例中，還包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊能夠獲取第一光電傳感器的第一功率信號、第二光電傳感器的第二功率信號和第三光電傳感器的第三功率信號，使得能夠根據(jù)所述第二功率信號和所述第一功率信號的比值得到第一功率比，根據(jù)所述第三功率信號和所述第一功率信號的比值得到第二功率比，并根據(jù)第一功率比和第二功率比中較大的一個確定所述第二子信號的中心波長，以確定光纖傳感器的波長偏移量。

15、第二方面，本申請還提供一種使用所述的光纖傳感系統(tǒng)的光信號解調方法，所述方法包括以下步驟：

16、獲取第一光電傳感器的第一功率信號、第二光電傳感器的第二功率信號和第三光電傳感器的第三功率信號；

17、根據(jù)所述第二功率信號和所述第一功率信號的比值得到第一功率比，根據(jù)所述第三功率信號和所述第一功率信號的比值得到第二功率比；

18、將所述第一功率比和所述第二功率比的值和預設閾值范圍進行比對，選取進行比對，選取數(shù)值較大的作為目標計算對象；

19、根據(jù)所述目標計算對象確定光纖傳感器的波長偏移量。

20、上述光纖傳感系統(tǒng)中，包括第二光電傳感器和第三光電傳感器，基于第一濾波片和第二濾波片的過濾波長不同，使得第二光電傳感器和第三光電傳感器允許的測量量程不同。由此通過第一濾波片和第二濾波片過濾波長的設計，使本光纖傳感系統(tǒng)的測量量程被擴展到第一濾波片和第二濾波片的組合，進而實現(xiàn)增加測量量程的目的。本申請?zhí)峁┑墓饫w傳感系統(tǒng)將大量傳輸、耦合、分光、濾光功能的無源器件封裝成一體，提升了系統(tǒng)的集成度，減少了邊緣濾波系統(tǒng)中多通道測量的光纖熔接次數(shù)，系統(tǒng)的測量范圍提高，系統(tǒng)器件減少以上，成本減少，生產(chǎn)效率提升，同時便于產(chǎn)品后期維護。

技術特征：

1.一種光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖傳感系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述子解調單元包括傾角相同的第一分光片和第二分光片，所述第一分光片、所述第二分光片和所述第三光電傳感器依次位于所述第二子信號的入射路徑上，所述第一光電傳感器位于所述第二子信號在所述第一分光片的反射路徑上，所述第二光電傳感器位于所述第二子信號在所述第二分光片的反射路徑上。

3.根據(jù)權利要求2所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述子解調單元還包括準直器，所述第二子信號經(jīng)過所述準直器后入射至所述第一分光片。

4.根據(jù)權利要求2所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述子解調單元還包括第一透光片所述第一透光片配置于所述第一分光片朝向所述第二分光片的一側；和/或，

5.根據(jù)權利要求2所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分光片和/或所述第二分光片的分光比為20%~70%。

6.根據(jù)權利要求1所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述第一濾波片和所述第二濾波片均為帶通濾波，所述第一濾波片的第一中心波長為1530nm~1544nm，所述第二濾波片的第二中心波長為1566nm~1580nm；所述第一濾波片濾波曲線的下降沿與所述第二濾波片濾波曲線的上升沿相交，所述光源用于發(fā)出波長范圍在所述第一中心波長和所述第二中心波長之間的光信號。

7.根據(jù)權利要求6所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述光源用于發(fā)出波長范圍為x1nm~x2nm的光信號，其中，x1=m+s，x2=n-s，m為所述第一中心波長的值，n為所述第二中心波長的值，s的取值范圍為1~3。

8.根據(jù)權利要求1所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，所述光傳輸模塊包括分光器和耦合單元，所述分光器與所述光源和各所述光纖傳感器連接，用于接收所述光信號并將所述光信號分成多路第一子信號，分別輸入至各所述光纖傳感器中；所述耦合單元與各所述光纖傳感器和所各所述子解調單元連接，用于接收各所述光纖傳感器返回的多路第二子信號并耦合至各所述子解調單元。

9.根據(jù)權利要求1所述的光纖傳感系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊能夠獲取第一光電傳感器的第一功率信號、第二光電傳感器的第二功率信號和第三光電傳感器的第三功率信號，使得能夠根據(jù)所述第二功率信號和所述第一功率信號的比值得到第一功率比，根據(jù)所述第三功率信號和所述第一功率信號的比值得到第二功率比，并根據(jù)第一功率比和第二功率比中較大的一個確定所述第二子信號的中心波長，以確定光纖傳感器的波長偏移量。

10.一種使用權利要求1~9任一項所述的光纖傳感系統(tǒng)的光信號解調方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明涉及一種光纖傳感系統(tǒng)和光信號解調方法。光纖傳感系統(tǒng)包括：多個光纖傳感器；發(fā)出光信號的光源；光傳輸模塊，用于將光信號分成多路第一子信號輸入至各光纖傳感器中，還用于接收各光纖傳感器返回的多路第二子信號耦合至光解調模塊；光解調模塊，包括多個子解調單元，一個子解調單元用于對一路第二子信號進行解調；子解調單元包括第一光電傳感器、具有第一濾波片的第二光電傳感器和具有第二濾波片的第三光電傳感器，第一濾波片和第二濾波片的過濾波長不同。通過第一濾波片和第二濾波片過濾波長的設計，使本光纖傳感系統(tǒng)的測量量程被擴展到第一濾波片和第二濾波片的組合，進而實現(xiàn)增加測量量程的目的。

技術研發(fā)人員：黃浩,鄧少坤,邵建偉
受保護的技術使用者：南京牧鐳激光科技股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17