專利名稱：光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法 及其裝置。
背景技術(shù)：
光纖傳感器具有安全、不受電磁干擾、便于聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)距離遙測(cè)、適于惡劣環(huán)境等一系列 優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為新一代傳感器的主流發(fā)展方向之一。
光纖干涉儀傳感解調(diào)方案可分為強(qiáng)度解調(diào)和相位解調(diào)兩大類。強(qiáng)度解調(diào)法由于易受外界 干擾不能用于高精度測(cè)量。相位解調(diào)可以獲得高分辯率的腔長變化解調(diào)。目前，相位解調(diào)法 有條紋計(jì)數(shù)法、傅立葉強(qiáng)度譜法、白光干涉法等。條紋計(jì)數(shù)法易受條紋畸變影響從而影響精 度，且不能用于傳感器的空間頻率復(fù)用。傅立葉強(qiáng)度譜法用于受到光譜范圍的影響分辨率有 限，解調(diào)短光程差干涉儀時(shí)分辨率低。白光干涉法可以用于精度較高的光程解調(diào)，硬件法解 調(diào)成本較高；軟件法運(yùn)算速度較低，對(duì)短腔長琺珀腔解調(diào)分辨率有待提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)方案是提供一種光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法，該方法 可以大大降低對(duì)干涉儀傳感器光譜采樣分辯率的要求，避免了傳統(tǒng)基于光譜解調(diào)方法成本高 的缺點(diǎn)，同時(shí)又具有很高的解調(diào)分辨率。
本發(fā)明還要提供上述方法的解調(diào)裝置。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法，該 方法包括以下步驟1)探測(cè)光纖干涉儀傳感器的光譜；2)將探測(cè)到的光譜送到計(jì)算機(jī)中進(jìn) 行傅立葉或Z頻譜變換，得到光纖干涉儀傳感器反射信號(hào)的幅度譜和相位譜。3)從幅度譜得 到光纖干涉儀傳感器的大致中心頻率，然后固定該頻率點(diǎn)監(jiān)測(cè)該點(diǎn)相位的變化；通過相位譜 可以換算得到光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯墓獬套兓?br> 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過監(jiān)測(cè)光纖干涉?zhèn)鞲衅鞴庾V頻譜變換后中心頻點(diǎn)處對(duì)應(yīng) 相位譜上相位的變化，得到干涉?zhèn)鞲衅鞯墓獬滩钭兓?，根?jù)采樣定律，得到相位譜所需光譜 采樣點(diǎn)數(shù)較少，可以大大降低對(duì)光譜探測(cè)裝置的要求，從而降低解調(diào)成本；與傳統(tǒng)探測(cè)強(qiáng)度 頻譜中心頻率變化相比，相位譜上傳感器中心頻點(diǎn)對(duì)光程差很敏感，具有很高靈敏度或分辨 率；通過監(jiān)測(cè)固定頻點(diǎn)相位大小的方法耗時(shí)少，因而裝置具有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。


圖l是本發(fā)明的解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的另一種解調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明的光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯墓庾V圖。 圖4是本發(fā)明的光譜進(jìn)行頻譜變換后的幅度譜和相位譜。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的解調(diào)方法是1)探測(cè)光纖干涉儀傳感器的光譜?？梢杂袃煞N方法探測(cè)光纖干 涉儀的光譜第一種是將寬帶光源或多波長光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器或環(huán)形器后，將光打入 光纖干涉儀傳感器中，通過光纖干涉儀傳感器的反射光信號(hào)或透射光信號(hào)再返回上述耦合器 或環(huán)形器的另一端，再進(jìn)入光譜探測(cè)裝置中，得到光纖干涉儀傳感器的光譜；第二種是將波 長可調(diào)諧光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器或環(huán)形器后，將光打入光纖干涉儀傳感器中，通過光纖干 涉儀傳感器的反射光信號(hào)或透射光信號(hào)再返回上述耦合器或環(huán)形器的另一端，再進(jìn)入光電探 測(cè)器中，得到光纖干涉儀傳感器的光譜。2)將探測(cè)到的光譜送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行傅立葉或Z頻 譜變換，得到光纖干涉儀傳感器反射信號(hào)的幅度譜和相位譜。3)從幅度譜得到光纖干涉儀 傳感器的大致中心頻率，然后固定該頻率點(diǎn)監(jiān)測(cè)該點(diǎn)相位的變化；通過相位譜可以換算得到 光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯墓獬套兓?br> 如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括寬帶光源或多波長光源、耦合器或環(huán)形器、光纖干涉儀 傳感器、光譜探測(cè)裝置和計(jì)算機(jī)，按光路依次為寬帶光源或多波長光源、耦合器或環(huán)形器 、光纖干涉儀傳感器，所述耦合器或環(huán)形器與光譜探測(cè)裝置連接，所述光譜探測(cè)裝置與計(jì)算 機(jī)連接。
如圖2所示，本發(fā)明的另一種裝置包括波長可調(diào)諧光源、耦合器或環(huán)形器、光纖干涉儀 傳感器、光電探測(cè)器和計(jì)算機(jī)，按光路依次為波長可調(diào)諧光源、耦合器或環(huán)形器、光纖干 涉儀傳感器，所述耦合器或環(huán)形器與光電探測(cè)器連接，所述光電探測(cè)器與計(jì)算機(jī)連接。
上述從光纖干涉儀傳感器的反射光信號(hào)被光譜探測(cè)裝置探測(cè)到，如圖3所示，將圖3所得 到的光譜圖進(jìn)行傅立葉變化后得到圖4所示的幅度譜和相位譜，從強(qiáng)度譜上找到光纖干涉儀 傳感器的中心頻點(diǎn)A，對(duì)應(yīng)于中心頻點(diǎn)A處相位譜上的相位P，通過監(jiān)測(cè)相位P的變化即可得到 傳感器在外界參量作用下的光程變化，從而實(shí)現(xiàn)傳感。
本發(fā)明通過監(jiān)測(cè)光纖干涉儀傳感器中心頻點(diǎn)處相位譜上該頻點(diǎn)處相位的變化，完全不同 于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)傳感器強(qiáng)度譜中心頻點(diǎn)變化的方法。
上述光纖干涉儀傳感器可以是琺珀干涉儀、邁克爾遜干涉儀、環(huán)形腔干涉儀或馬赫曾德干涉儀等，其中邁克爾遜干涉儀利用其反射光信號(hào)，馬赫曾德干涉儀利用其透射光信號(hào)，琺 珀干涉儀和環(huán)形腔干涉儀利用其反射光信號(hào)或透射光信號(hào)。
權(quán)利要求
1.光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟1)探測(cè)光纖干涉儀傳感器的光譜；2)將探測(cè)到的光譜送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行傅立葉或Z頻譜變換，得到光纖干涉儀傳感器反射信號(hào)的幅度譜和相位譜。3)從幅度譜得到光纖干涉儀傳感器的大致中心頻率，然后固定該頻率點(diǎn)監(jiān)測(cè)該點(diǎn)相位的變化；通過相位譜可以換算得到光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯墓獬套兓?br> 2 如權(quán)利要求l所述的光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法，其特 征在于，所述步驟l)是將寬帶光源或多波長光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器或環(huán)形器后，將光打 入光纖干涉儀傳感器中，通過光纖干涉儀傳感器的反射光信號(hào)或透射光信號(hào)再返回上述耦合 器或環(huán)形器的另一端，再進(jìn)入光譜探測(cè)裝置中，得到光纖干涉儀傳感器的光譜。
3 如權(quán)利要求l所述的光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法，其特 征在于，所述步驟l)是將波長可調(diào)諧光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器或環(huán)形器后，將光打入光纖 干涉儀傳感器中，通過光纖干涉儀傳感器的反射光信號(hào)或透射光信號(hào)再返回上述耦合器或環(huán) 形器的另一端，再進(jìn)入光電探測(cè)器中，得到光纖干涉儀傳感器的光譜。
4 如權(quán)利要求l、 2或3所述的光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法 ，其特征在于，所述光纖干涉儀傳感器是琺珀干涉儀、邁克爾遜干涉儀、環(huán)形腔干涉儀或馬 赫曾德干涉儀，其中邁克爾遜干涉儀利用其反射光信號(hào)，馬赫曾德干涉儀利用其透射光信號(hào) ，琺珀干涉儀和環(huán)形腔干涉儀利用其反射光信號(hào)或透射光信號(hào)。
5 光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)裝置，其特征在于，包括寬帶 光源或多波長光源、耦合器或環(huán)形器、光纖干涉儀傳感器、光譜探測(cè)裝置和計(jì)算機(jī)，按光路 依次為寬帶光源或多波長光源、耦合器或環(huán)形器、光纖干涉儀傳感器，所述耦合器或環(huán)形 器與光譜探測(cè)裝置連接，所述光譜探測(cè)裝置與計(jì)算機(jī)連接。
6 光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)裝置，其特征在于，包括波長 可調(diào)諧光源、耦合器或環(huán)形器、光纖干涉儀傳感器、光電探測(cè)器和計(jì)算機(jī)，按光路依次為 波長可調(diào)諧光源、耦合器或環(huán)形器、光纖干涉儀傳感器，所述耦合器或環(huán)形器與光電探測(cè)器連接，所述光電探測(cè)器與計(jì)算機(jī)連接。
7.如權(quán)利要求5或6所述的光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)裝置， 其特征在于，所述光纖干涉儀傳感器是琺珀干涉儀、邁克爾遜干涉儀、環(huán)形腔干涉儀或馬赫 曾德干涉儀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光纖干涉儀傳感器光程變化的解調(diào)方法，該方法包括以下步驟1)探測(cè)光纖干涉儀傳感器的光譜；2)將探測(cè)到的光譜送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行傅立葉或Z頻譜變換，得到光纖干涉儀傳感器反射信號(hào)的幅度譜和相位譜；3)從幅度譜得到光纖干涉儀傳感器的大致中心頻率，然后固定該頻率點(diǎn)監(jiān)測(cè)該點(diǎn)相位的變化；通過相位譜可以換算得到光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯墓獬套兓１景l(fā)明通過監(jiān)測(cè)光纖干涉?zhèn)鞲衅鞴庾V頻譜變換后中心頻點(diǎn)處對(duì)應(yīng)相位譜上相位的變化，得到干涉?zhèn)鞲衅鞯墓獬滩钭兓c傳統(tǒng)探測(cè)強(qiáng)度頻譜中心頻率變化相比，相位譜上傳感器中心頻點(diǎn)對(duì)光程差很敏感，具有很高靈敏度或分辨率。
文檔編號(hào)G01D5/353GK101586969SQ20091030440
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者冉曾令 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)