本發(fā)明涉及光纖光柵解調(diào)領域，具體涉及一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法。

背景技術：

1、光纖光柵傳感器通過檢測波長的變化，對光源的功率波動、線路中的衰減和噪聲等不敏感，抗干擾能力強。在傳感的過程中，光源發(fā)出的光波由傳輸通道經(jīng)連接器進入傳感光柵，傳感光柵在外場的作用下，對光波進行調(diào)制，帶有外場信息的調(diào)制光波被傳感光柵透射，由連接器進入接收通道而被探測器接收解調(diào)并輸出。

2、基于波長掃描光源的光纖光柵波長解調(diào)系統(tǒng)，當快速波長掃描光源解析遠端的光纖光柵傳感器波長時，因掃描光源經(jīng)光纖長度路程往返的原因，造成檢測到遠處的光纖光柵波長時會不真實，與真實的波長產(chǎn)生偏差，當掃描速率越高，光纖光柵距解調(diào)設備端越遠，解析出的波長與真實的偏差就越大。

3、現(xiàn)有技術如公開號為cn117990340a的專利文獻公開了一種遠端光纖光柵波長快速解析的波長偏差補償方法及系統(tǒng)，以波長步進的方式向光纖中發(fā)射脈沖光，獲得整條光纖鏈路上的各光纖光柵的中心波長和時延數(shù)據(jù)，以及鏈路上的最大的波長處的時間延遲值，對光纖光柵波長解析的結果做出修正補償。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，采用透射式的檢測方法，將發(fā)射端和接收端分開，通過環(huán)回光纖在接收端對光纖光柵連接串進行透射式測量，實現(xiàn)所有波長上發(fā)射和接收時延的一致，避免反射式接收因光柵距離位置的不同需對不同距離處的光柵補償?shù)膹碗s性。

2、本發(fā)明的技術目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，該方法包括：

4、布置光纖光柵解調(diào)的補償系統(tǒng)，包括波長掃描光源、控制器、光隔離器、數(shù)據(jù)處理模塊、參考光柵、光纖光柵連接串、環(huán)回光纖、波長檢測裝置；

5、波長掃描光源用以發(fā)射掃描光信號；

6、光隔離器用以控制光信號單向輸出；

7、參考光柵用以輸出標準的參考信號；

8、光纖光柵連接串用以串接在光纖鏈路上進行數(shù)據(jù)的分布式測量；

9、環(huán)回光纖用以將透射經(jīng)過光纖光柵連接串的光信號傳遞至波長檢測裝置；

10、波長檢測裝置用以檢測接收到的光信號波長；

11、數(shù)據(jù)處理模塊用以對波長檢測裝置接收到的波長進行處理，計算參考光柵的時延，根據(jù)參考光柵的時延補償修正不同光纖光柵位置處的波長誤差；

12、控制器用以控制波長掃描發(fā)光發(fā)射掃描光。

13、進一步地，波長檢測裝置為光電探測器，光電探測器用以接受光信號并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；數(shù)據(jù)處理模塊對光電探測器輸出的電信號進行處理。

14、進一步地，參考光柵的波長在波長掃描光源掃描的波長范圍內(nèi)且波長確定已知。

15、進一步地，參考光柵設置在光隔離器和光纖光柵連接串之間或設置在環(huán)回光纖和波長檢測裝置之間。

16、進一步地，當掃描光信號的波長變化與時間為線性關系時，根據(jù)參考光柵的波長偏差值修正光纖光柵連接串各個位置處光纖光柵的實際波長。

17、進一步地，參考光柵的波長偏差值為δλf,將波長檢測裝置檢測到的所有波長減去δλf得到光纖光柵連接串各個位置處的光纖光柵補償計算后的實際波長；

18、δλf＝λ'f-λf；

19、λk＝λ′k-δλf；

20、式中，λf為參考光柵的波長，λ'f為波長檢測裝置檢測到的參考光柵的波長；λk為光纖光柵連接串各位置處光纖光柵補償計算后的實際波長，λ′k為波長檢測裝置檢測到的光纖光柵連接串各位置處光纖光柵的波長。

21、進一步地，當所述掃描光信號的波長變化與時間為非線性關系時，根據(jù)參考光柵的波長偏差δλf計算出參考光柵所在光路的時延δt，根據(jù)光纖光柵連接串各個位置處光纖光柵的時延δt相同對實際波長進行修正。

22、進一步地，將掃描光信號的波長劃分為m個區(qū)間波段，對每個區(qū)間波段的波長變化時間系數(shù)ci進行計算，i＝1,2,3,...,m；

23、根據(jù)參考光柵的波長偏差值δλf計算時延δt，式中cj為波長檢測裝置檢測到的參考光柵的波長對應的區(qū)間波段的波長變化時間系數(shù)，j∈i；

24、根據(jù)所有光纖光柵的時延相同，計算光纖光柵連接串內(nèi)各光纖光柵補償計算后的實際波長；

25、

26、式中，λk為光纖光柵連接串各位置處光纖光柵補償計算后的實際波長，λ′k為波長檢測裝置檢測到的光纖光柵連接串各位置處光纖光柵的波長。

27、相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果在于：

28、1、本發(fā)明通過環(huán)回光纖，在接收端實現(xiàn)對光纖光柵連接串進行透射式測量，實現(xiàn)所有波長上發(fā)射和接收的時延一致，避免了反射式測量時由于不同光纖光柵位置的不同導致到達接收端的時延不同導致不同距離處光纖光柵波長補償?shù)膹碗s性。

29、2、本發(fā)明通過環(huán)回光纖實現(xiàn)透射式測量，參考光柵的位置不再受限于發(fā)射端，還可以根據(jù)需要設置在靠近接收端的位置，不會對測量結果產(chǎn)生不利影響。

30、3、本發(fā)明的方法只需要計算出參考光柵的準確時延，就可以補償修正外部光柵因時延造成的波長誤差，相比與反射式的測量方案效率更高。

技術特征：

1.一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，該方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，所述波長檢測裝置為光電探測器，所述光電探測器用以接受光信號并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述數(shù)據(jù)處理模塊對光電探測器輸出的電信號進行處理。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，所述參考光柵的波長在波長掃描光源掃描的波長范圍內(nèi)且波長確定已知。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，所述參考光柵設置在光隔離器和光纖光柵連接串之間或設置在環(huán)回光纖和波長檢測裝置之間。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，當所述掃描光信號的波長變化與時間為線性關系時，根據(jù)參考光柵的波長偏差值修正光纖光柵連接串各個位置處光纖光柵的實際波長。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，參考光柵的波長偏差值為δλf,將波長檢測裝置檢測到的所有波長減去δλf得到光纖光柵連接串各個位置處的光纖光柵補償計算后的實際波長；

7.根據(jù)權利要求1所述的一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，當所述掃描光信號的波長變化與時間為非線性關系時，根據(jù)參考光柵的波長偏差δλf計算出參考光柵所在光路的時延δt，根據(jù)光纖光柵連接串各個位置處光纖光柵的時延δt相同對實際波長進行修正。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，其特征在于，將掃描光信號的波長劃分為m個區(qū)間波段，對每個區(qū)間波段的波長變化時間系數(shù)ci進行計算，i＝1,2,3,...,m；

技術總結
本發(fā)明涉及一種遠端快速掃描光纖光柵解調(diào)的距離自補償方法，通過包括波長掃描光源、控制器、光隔離器、數(shù)據(jù)處理模塊、參考光柵、光纖光柵連接串、環(huán)回光纖和波長檢測裝置的光纖光柵解調(diào)的補償系統(tǒng),來進行光纖光柵的解調(diào)補償。本發(fā)明采用透射式的檢測方法，將發(fā)射端和接收端分開，通過環(huán)回光纖在接收端對光纖光柵連接串進行透射式測量，實現(xiàn)所有波長上發(fā)射和接收時延的一致，避免反射式接收因光柵距離位置的不同時延而帶來補償?shù)膹碗s性。

技術研發(fā)人員：錢洪衛(wèi),謝豐權,劉飄,周航宇,王清珂,劉進,孫楠
受保護的技術使用者：上海波匯科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15