CN105466478B - 一种光纤解调***通道一致性校准方法 - Google Patents

一种光纤解调***通道一致性校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光纤解调***通道一致性校准方法，适用于基于光开关或多路光耦合器的多通道光纤解调***的通道一致性校准，属于光纤传感技术领域。本发明在光纤解调***完成一次多通道测量后通过校准通道解调数据对其余测量通道解调数据进行同步实时校准，保证了光纤解调***各个通道间具有较好的解调一致性。本发明通过校准通道对测量通道进行同步实时校准，结构简单，计算复杂度低，在不影响光纤解调***原有结构的情况下，可以通过软件完成光纤解调***的通道一致性校准计算。

Description

一种光纤解调***通道一致性校准方法
技术领域
本发明涉及一种光纤解调***通道一致性校准方法，特别涉及基于光开关或多路光耦合器的多通道光纤解调***的通道一致性校准，属于光纤传感技术领域。
背景技术
随着光纤传感技术的不断成熟，单点和单参数的传感显然已经不能满足人们的要求，大规模、分布式的传感技术已成为研究热点。利用光纤传感复用技术构成传感网络，进行大面积的多点测量已经越来越多的应用在大型结构的多点和多参量健康监测当中，这就对光纤传感的多通道解调技术提出了更高的要求。
光纤解调***在扩展多通道时通常采用光开关切换的方式或者多路光耦合器分光的方式，但是这两种方式都会造成各个测量通道间存在一定的解调误差。为了解决光纤解调***测量通道间解调结果不一致的问题，需要对多通道光纤解调***的解调结果进行校准研究，从而保证各个通道间具有较好的解调一致性，进而更好的应用在不同物理量的光纤传感测量中。
发明内容
本发明的目的是通过校准通道对其余测量通道进行同步实时校准，从而保证各个通道间具有较好的解调一致性，克服多通道光纤解调***中通道间解调结果不一致的问题，提供一种光纤解调***通道一致性校准方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种光纤解调***通道一致性校准方法，具体步骤如下：
步骤一：将多通道光纤解调***的任意一个测量通道连接标准波长构成校准通道，通过多通道光纤解调***得到校准通道解调数据yi，i＝1，2，……，N，N为10到100之间的正整数；
步骤二：根据步骤一所得的yi通过计算获取偏移修正序列Δyi，Δyi＝yi-Yi，i＝1，2，……，N，其中Yi为标准波长N个输出峰的标定峰值数据；
步骤三：通过多通道光纤解调***得到其余测量通道的解调数据xkj，k＝1，2，……，M-1，j＝1，2，……，P，M为多通道光纤解调***的通道数，P为每个测量通道所连接的光纤传感器个数；
步骤四：查找配置修正因子Δxkj，通过计算序列│xkj-yi│(i＝1，2，……，N)中最小值所在的索引，查找该索引对应的偏移修正序列Δyi和Δyi+1，计算得到修正因子Δxkj＝Δyi+(yi-xkj)*(Δyi+1-Δyi)/(yi+1-yi)；
步骤五：通过对测量通道解调数据xkj进行修正得到Xkj＝xkj+Δxkj，k＝1，2，……，M-1，j＝1，2，……，P，即完成光纤解调***通道一致性校准。
本发明中的一种光纤解调***通道一致性校准方法适用于基于光开关或多路光耦合器的多通道光纤解调***的通道一致性校准。在光纤解调***完成一次多通道测量后通过校准通道解调数据对其余测量通道解调数据进行同步实时校准。可以在高速数字信号处理芯片或者大规模可编程逻辑阵列芯片中完成光纤解调***的通道一致性校准计算，也可以在LabVIEW等上位机软件中完成光纤解调***的通道一致性校准计算。
有益效果
本发明的一种光纤解调***通道一致性校准方法，通过校准通道对测量通道进行同步实时校准，结构简单，计算复杂度低，在不影响光纤解调***原有结构的情况下，可以通过软件完成光纤解调***的通道一致性校准计算。
附图说明
图1为本发明的通道一致性校准方法流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例采用基于光开关的多通道光纤解调***进行通道一致性校准
一种光纤解调***通道一致性校准方法，通过以下步骤实现：
步骤1：将多通道光纤解调***的第一个测量通道连接标准波长构成校准通道，通过光纤解调***得到校准通道解调数据yi＝(……，1556.34668，1555.52832，……)，i＝1，2，……，50；
步骤2：通过计算获取偏移修正序列Δyi，Δyi＝yi-Yi＝(……，-0.15820，-0.16992，……)，i＝1，2，……，50，其中Yi＝(……，1556.50488，1555.69824，……)为标准波长50个输出峰的标定峰值数据；
步骤3：通过多通道光纤解调***得到第二个测量通道的解调数据x21＝1556.14063，第二个测量通道只连接了一支光纤传感器；
步骤4：查找配置修正因子Δx21，通过计算序列│x21-yi│(i＝1，2，……，N)中最小值所在的索引，查找该索引对应的偏移修正序列Δyi＝-0.15820和Δyi+1＝-0.16992，计算得到修正因子Δx21＝Δyi+(yi-x21)*(Δyi+1-Δyi)/(yi+1-yi)＝-0.161153789；
步骤5：通过对第二个测量通道解调数据x21进行修正得到X21＝x21+Δx21＝1555.97947，完成第二个测量通道的通道一致性校准。
试验结果
为了说明本发明效果，采用本发明的通道一致性校准方法对基于光开关的多通道光纤解调***进行通道一致性校准。将一支光纤传感器放置在温度稳定不变的标准试验箱中，分别接到每个测量通道进行同步实时校准。表1中将未校准解调数据和校准后解调数据进行了对比分析。
表1光纤解调***测量通道解调数据
测量通道 未校准解调数据 校准后解调数据
通道一 1556.141nm 1555.979nm
通道二 1556.127nm 1555.978nm
通道三 1556.156nm 1555.980nm
通道四 1556.121nm 1555.978nm
通道五 1556.133nm 1555.979nm
通道六 1556.165nm 1555.980nm
通道七 1556.138nm 1555.979nm
通道间最大偏差 0.025nm 0.001nm
通过表1的试验数据分析可以看出，通过采用本发明的通道一致性校准方法对基于光开关的多通道光纤解调***进行通道一致性校准,通道间最大偏差减小到0.001nm。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤解调***通道一致性校准方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：将多通道光纤解调***的任意一个测量通道连接标准波长构成校准通道，通过多通道光纤解调***得到校准通道解调数据yi，i＝1，2，……，N，N为10到100之间的正整数；
步骤二：根据步骤一所得的yi通过计算获取偏移修正序列Δyi，Δyi＝yi-Yi，i＝1，2，……，N，其中Yi为标准波长N个输出峰的标定峰值数据；
步骤三：通过多通道光纤解调***得到其余测量通道的解调数据xkj，k＝1，2，……，M-1，j＝1，2，……，P，M为多通道光纤解调***的通道数，P为每个测量通道所连接的光纤传感器个数；
步骤四：查找配置修正因子Δxkj，k＝1，2，……，M-1，j＝1，2，……，P，通过计算序列│xkj-yi│i＝1，2，……，N中最小值所在的索引，查找该索引对应的偏移修正序列Δyi和Δyi+1，计算得到修正因子Δxkj＝Δyi+(yi-xkj)*(Δyi+1-Δyi)/(yi+1-yi)；
步骤五：通过对测量通道解调数据xkj进行修正得到Xkj＝xkj+Δxkj，k＝1，2，……，M-1，j＝1，2，……，P，即完成光纤解调***通道一致性校准。
2.如权利要求1所述的一种光纤解调***通道一致性校准方法，其特征在于：所述方法能够在高速数字信号处理芯片或者大规模可编程逻辑阵列芯片中完成光纤解调***的通道一致性校准计算，也能够在上位机软件中完成光纤解调***的通道一致性校准计算。
3.如权利要求1或权利要求2所述的一种光纤解调***通道一致性校准方法，其特征在于：所述方法适用于基于光开关或多路光耦合器的多通道光纤解调***的通道一致性校准。
4.如权利要求1或权利要求2所述的一种光纤解调***通道一致性校准方法，其特征在于：所述方法在光纤解调***完成一次多通道测量后通过校准通道解调数据对其余测量通道解调数据进行同步实时校准。
5.如权利要求2所述的一种光纤解调***通道一致性校准方法，其特征在于：所述上位机软件包括LabVIEW。
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