一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，屬于光纖通信領(lǐng)域，包括寬帶光源組件、布拉格光纖、光耦合器、光電轉(zhuǎn)換器件I、光電轉(zhuǎn)換器件II、數(shù)據(jù)處理器、控制器、反饋電路和計(jì)算機(jī)。布拉格光纖與光耦合器連接；寬帶光源組件的輸出端與光耦合器連接；光耦合器的輸出端分別與光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II連接；光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II的輸出端均與數(shù)據(jù)處理器連接；數(shù)據(jù)處理器的一輸出端與控制器連接；另一輸出端與計(jì)算機(jī)連接；計(jì)算機(jī)的輸出端與寬帶光源組件連接；控制器的輸出端經(jīng)反饋電路與光耦合器連接。
【專利說明】
一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光纖通信領(lǐng)域，具體的來說是涉及一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖布拉格光柵是國際上新興的一種在光纖通訊、光纖傳感等光電子處理領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景的基礎(chǔ)性光纖器件。當(dāng)前布拉格光柵的制作與應(yīng)用研究成為世界各國光纖技術(shù)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。作為傳感元件，光纖光柵將被感測信息轉(zhuǎn)化為其反射波長的移動(dòng)，即波長編碼，因而不受光源功率波動(dòng)和系統(tǒng)損耗的影響。另外，光纖光柵具有可靠性好、抗電磁干擾、抗腐蝕等特點(diǎn)，易于將多個(gè)光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列，實(shí)現(xiàn)分布式傳感，這是其他傳感元件所不及的。布拉格光柵傳感器的關(guān)鍵就在于精確的檢測布拉格反射波長的微小移動(dòng)，即對波長編碼信號進(jìn)行解調(diào)。利用高精度的光譜分析儀可以達(dá)到這一目的，但由于其體積龐大，價(jià)格昂貴，很難用于實(shí)際應(yīng)用中。因而開發(fā)出高精度、低成本的布拉格光柵解調(diào)器是將布拉格光柵傳感器產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。因此，需要研發(fā)一種成本低、新型的分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明需要解決的是現(xiàn)有拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)成本高和精度低的問題，提供一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決上述問題:
[0005]—種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，包括寬帶光源組件、布拉格光纖、光親合器、光電轉(zhuǎn)換器件1、光電轉(zhuǎn)換器件I1、數(shù)據(jù)處理器、控制器、反饋電路和計(jì)算機(jī)；
[0006]所述布拉格光纖與光耦合器連接;所述寬帶光源組件的輸出端與光耦合器連接；所述光親合器的輸出端分別與光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II連接;所述光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II的輸出端均與數(shù)據(jù)處理器連接;所述數(shù)據(jù)處理器的一輸出端與控制器連接;另一輸出端與計(jì)算機(jī)連接;所述計(jì)算機(jī)的輸出端與寬帶光源組件連接;所述控制器的輸出端經(jīng)反饋電路與光耦合器連接。
[0007]上述方案中，優(yōu)選的是光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II均包括濾波器、光電二極管和放大器;濾波器的輸入端與光親合器連接;濾波器的輸出端經(jīng)光電二極管與放大器連接;放大器的輸出端與數(shù)據(jù)處理器連接。
[0008]上述方案中，優(yōu)選的是寬帶光源組件包括發(fā)光二極管、驅(qū)動(dòng)電路和電源，驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與計(jì)算機(jī)連接;驅(qū)動(dòng)電路的輸出端經(jīng)電源與發(fā)光二極管連接;發(fā)光二極管的發(fā)光面與光耦合器經(jīng)過光通線連接。
[0009]上述方案中，優(yōu)選的是發(fā)光二極管為LED發(fā)光二極管。
[0010]上述方案中，優(yōu)選的是數(shù)據(jù)處理器與計(jì)算機(jī)間安裝有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端與數(shù)據(jù)處理器連接;數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)連接。[0011 ]上述方案中，優(yōu)選的是布拉格光纖為光纖傳感探頭，其結(jié)構(gòu)為裸光纖外層包有塑料保護(hù)套，以防止外界硬物對光纖的損傷。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0013]1.本發(fā)明通過使用發(fā)光二極管發(fā)出光線經(jīng)過光耦合器進(jìn)入布拉格光纖中，由于布拉格光纖處在待測應(yīng)變場中，經(jīng)過散射又回到光耦合器，再由光電轉(zhuǎn)換器件1、光電轉(zhuǎn)換器件II的放大和濾波和光電轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集；
[0014]2.本發(fā)明設(shè)置有閉環(huán)的反饋控制，通過控制器與數(shù)據(jù)處理器連接，由反饋電路進(jìn)一步控制光親合器，從而使精度更高；
[0015]3.本發(fā)明使用的器件都為平時(shí)常見的器件，價(jià)格也比較便宜，從而使該系統(tǒng)的造價(jià)比較便宜。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[00? 8] 一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，如圖1所不，包括寬帶光源組件、布拉格光纖、光耦合器、光電轉(zhuǎn)換器件1、光電轉(zhuǎn)換器件I1、數(shù)據(jù)處理器、控制器、反饋電路、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)。
[0019]所述布拉格光纖與光耦合器連接;所述寬帶光源組件的輸出端與光耦合器連接。所述光親合器的輸出端分別與光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II連接;所述光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II的輸出端均與數(shù)據(jù)處理器連接。所述數(shù)據(jù)處理器的一輸出端與控制器連接;另一輸出端與計(jì)算機(jī)連接;所述計(jì)算機(jī)的輸出端與寬帶光源組件連接;所述控制器的輸出端經(jīng)反饋電路與光耦合器連接。數(shù)據(jù)處理器與計(jì)算機(jī)間安裝有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端與數(shù)據(jù)處理器連接;數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)連接。
[0020]光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II均包括濾波器、光電二極管和放大器;濾波器的輸入端與光親合器連接;濾波器的輸出端經(jīng)光電二極管與放大器連接;放大器的輸出端與數(shù)據(jù)處理器連接。光電二極管主要為PIN光電二極管，主要實(shí)現(xiàn)了光電的轉(zhuǎn)換，把光信號轉(zhuǎn)為電信號。濾波器為可調(diào)諧光濾波器，主要對散射回來光耦合器的光信號進(jìn)行濾波處理。放大器把光電二極管轉(zhuǎn)換的電信號進(jìn)一步放大，從而可以大大增強(qiáng)測量的精度，提高系統(tǒng)精度。
[0021]帶光源組件包括發(fā)光二極管、驅(qū)動(dòng)電路和電源，驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與計(jì)算機(jī)連接；驅(qū)動(dòng)電路的輸出端經(jīng)電源與發(fā)光二極管連接;發(fā)光二極管的發(fā)光面與光耦合器經(jīng)過光通線連接。發(fā)光二極管為LED發(fā)光二極管，具有價(jià)格便宜，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]數(shù)據(jù)處理器與計(jì)算機(jī)間安裝有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端與數(shù)據(jù)處理器連接;數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)連接。數(shù)據(jù)采集卡為多路高速數(shù)據(jù)采集卡，具有采集數(shù)據(jù)快，能多路同時(shí)采集的有等優(yōu)點(diǎn)。且數(shù)據(jù)采集卡上并口雙通道接口，用于與計(jì)算機(jī)連接。
[0023]布拉格光纖為光纖傳感探頭，其結(jié)構(gòu)為裸光纖外層包有塑料保護(hù)套，以防止外界硬物對光纖的損傷。
[0024]控制器主要采用STM32系列的單片機(jī)，用于直接根據(jù)數(shù)據(jù)處理器上的數(shù)據(jù)信息進(jìn)一步控制反饋電路。反饋電路直接與光耦合器連接，光耦合器根據(jù)反饋電路的反饋信號做進(jìn)一步的改變。
[0025]本發(fā)明通過使用發(fā)光二極管發(fā)出光線經(jīng)過光耦合器進(jìn)入布拉格光纖中，由于布拉格光纖處在待測應(yīng)變場中，經(jīng)過散射又回到光耦合器，再由光電轉(zhuǎn)換器件1、光電轉(zhuǎn)換器件II的放大和濾波和光電轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。本發(fā)明設(shè)置有閉環(huán)的反饋控制，通過控制器與數(shù)據(jù)處理器連接，由反饋電路進(jìn)一步控制光耦合器，從而使精度更高。本發(fā)明使用的器件都為平時(shí)常見的器件，價(jià)格也比較便宜，從而使該系統(tǒng)的造價(jià)比較便宜。
[0026]本發(fā)明的工作過程:
[0027]由計(jì)算機(jī)并口發(fā)出脈沖信號，脈沖信號進(jìn)一步控制驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電源開始工作，電源給發(fā)光二極管供電，發(fā)光二極管正常工作。發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)過耦合支傳感光纖傳給光耦合器，光耦合器進(jìn)一步傳給布拉格光纖。由于布拉格光纖處在待測應(yīng)變場中，布拉格光纖的后向散射光再經(jīng)過耦合器耦合到接受通道，由濾波器進(jìn)行濾波，光電二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，放大器進(jìn)行放大。計(jì)算機(jī)通過并口對數(shù)字信號進(jìn)行雙通道采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將測量結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，并顯示波長、應(yīng)變的變化曲線圖，亦可由打印機(jī)打印數(shù)據(jù)結(jié)果和曲線圖。
[0028]以上已對本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限于實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明創(chuàng)造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:包括寬帶光源組件、布拉格光纖、光耦合器、光電轉(zhuǎn)換器件1、光電轉(zhuǎn)換器件I1、數(shù)據(jù)處理器、控制器、反饋電路和計(jì)算機(jī)； 所述布拉格光纖與光耦合器連接;所述寬帶光源組件的輸出端與光耦合器連接;所述光親合器的輸出端分別與光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II連接;所述光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II的輸出端均與數(shù)據(jù)處理器連接;所述數(shù)據(jù)處理器的一輸出端與控制器連接；另一輸出端與計(jì)算機(jī)連接;所述計(jì)算機(jī)的輸出端與寬帶光源組件連接;所述控制器的輸出端經(jīng)反饋電路與光耦合器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述光電轉(zhuǎn)換器件I和光電轉(zhuǎn)換器件II均包括濾波器、光電二極管和放大器;濾波器的輸入端與光親合器連接;濾波器的輸出端經(jīng)光電二極管與放大器連接;放大器的輸出端與數(shù)據(jù)處理器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述寬帶光源組件包括發(fā)光二極管、驅(qū)動(dòng)電路和電源，驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與計(jì)算機(jī)連接;驅(qū)動(dòng)電路的輸出端經(jīng)電源與發(fā)光二極管連接;發(fā)光二極管的發(fā)光面與光耦合器經(jīng)過光通線連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)光二極管為LED發(fā)光二極管。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理器與計(jì)算機(jī)間安裝有數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端與數(shù)據(jù)處理器連接;數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與計(jì)算機(jī)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于:所述布拉格光纖為光纖傳感探頭，其結(jié)構(gòu)為裸光纖外層包有塑料保護(hù)套，以防止外界硬物對光纖的損傷。
【文檔編號】G08C23/06GK105910550SQ201610472436
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】姚峰
【申請人】桂林創(chuàng)研科技有限公司