基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统

本发明属于光纤传感系统，具体涉及一种基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统。

背景技术：

1、光电振荡器由于能直接产生低相噪、高频谱纯度的微波信号，在传感领域表现出了极大的潜力。其基本原理是将待测量变化转化为谐振频率的偏移，具有检测速度快、精度高的优势。目前，已经有多种基于光电振荡器的光纤传感器被提出，并实现了位移、温度、应力、折射率、声速、磁场等多种传感量的测量。基于光电振荡器的光纤光栅解调方案在结合了二者优势的基础上，通过将光纤光栅波长的变化映射到环路延时变化，从而将传感量转化为光电振荡器谐振频率的移动量，然而其测量灵敏度取决于环路光纤的长度，长光纤一方面成本更高，另一方面也更容易受到环境干扰，使得微小测量受到限制。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统解决上述提到的技术问题，具体采用如下的技术方案：

2、一种基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，包含：

3、宽带光源，用于发射宽带光；

4、传感器探头，包括光纤环形器和光纤光栅，所述光纤环形器用于将接收自所述宽带光源的宽带光输入至所述光纤光栅，所述光纤光栅用于对宽带光源滤波，再将传感光返回至所述光纤环形器；

5、掺铒光纤放大器，用于放大从所述光纤光栅接收到的传感光；

6、光电振荡器，用于接收经所述掺铒光纤放大器放大的传感光；

7、频率检测装置，用于检测所述光电振荡器的谐振频率；

8、上位机，用于对所述频率检测装置检测的数据进行采样处理，并基于采样结果得到测量温度。

9、进一步地，所述光电振荡器包含光路部分和电路部分；

10、所述光路部分包含电光调制器、色散延迟光纤和光电探测器；

11、所述电路部分包含微波放大器、带通滤波器和功分器。

12、进一步地，经过所述掺铒光纤放大器放大后的传感光经过所述电光调制器调制后再经过所述色散延迟光纤，传感光基于自身的不同的波长在经过所述色散延迟光纤时产生不同的延时量，光信号经过所述光电探测器被转化为微波信号；

13、所述微波放大器用于对微波信号放大，所述带通滤波器用于对放大后的微波信号进行选频，所述功分器将谐振频率一分为二，一部分注入回所述电光调制器构成闭环光电振荡器，另一部分输出至所述频率检测装置。

14、进一步地，所述频率检测装置检测所述光电振荡器的谐振频率得到多模振荡结果；

15、所述上位机通过设定好的采样频率对所述频率检测装置检测的多模震荡结果进行频率采样，对采样点进行拟合得到具有游标效应的采样曲线，基于拟合曲线峰值频率的移动情况得到测量温度。

16、进一步地，在对所述频率检测装置检测的多模震荡结果进行频率采样后，采用三次样条插值的方法对采样点进行拟合。

17、进一步地，所述基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统的灵敏度放大倍数为：

18、

19、其中，fsr为所述光电振荡器的模式间隔，si为所述上位机的采样频率间隔。

20、进一步地，所述上位机采用的采样频率间隔与所述光电振荡器的模式间隔的差值的绝对值与所述光电振荡器的模式间隔的比值小于等于20％。

21、进一步地，所述上位机采用的采样频率间隔与所述光电振荡器的模式间隔的差值的绝对值与所述光电振荡器的模式间隔的比值小于等于10％。

22、本申请的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，不再通过测量光电振荡器直接输出谐振频率偏移实现温度测量，而是通过跟踪采样拟合曲线峰值频率的移动实现测量。由于采样拟合曲线的的模式间隔比光电振荡器谐振频率的模式间隔放大了，导致频率移动的测量结果也被放大了。此外，选取的频率采样间隔越接近光电振荡器模式间隔，该灵敏度放大倍数就越大。

23、由于选用的色散延迟光纤色散系数为负，当温度升高时，光电振荡器的输出频率会正向移动。则当选取的频率采样间隔小于光电振荡器模式间隔时，采样游标拟合曲线将负向移动；反之则会正向移动。

24、本发明的有益之处在于所提供的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，无需对传感系统做出更改，在信号处理环节选择不同的频率采样间隔来实现游标效应，构造具有更大模式间隔的包络曲线，通过跟踪曲线峰值频率的移动，可以轻易地实现光电振荡器测温系统灵敏度的控制与提升。

1.一种基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的基于采样游标效应的光电振荡器测温系统增敏系统，其特征在于，