一种提高CCD解调仪标定精度的标定系统

一种提高ccd解调仪标定精度的标定系统
技术领域
1.本发明涉及ccd解调仪的标定技术领域，特别涉及一种提高ccd解调仪标定精度的标定系统。


背景技术：

2.光纤光栅传感器是利用光纤材料的光敏特性在光纤的纤芯上建立一种空间周期性折射率分布，从而改变或控制光在该区域的传播行为方式，光纤光栅传感器具有抗电磁干扰能力强、电气隔离性好、测量点多、连接光缆少、每测点的平均功耗体积小、可靠性高、长期稳定性好等优点，可以在强电磁环境条件下实现高精度的测量，可以构成多测点的温度、应变监测系统，可以在腐蚀、高低温、辐照等恶劣环境下长期稳定地工作，目前光纤光栅传感器已广泛应用于航空航天、石油化工、土木建筑等领域。
3.光纤光栅解调仪是将光纤光栅传感器检测到的传感信息从以波长编码的传感信号中解调出来，然后转换为电信号以进行显示和计算，因此光纤光栅解调仪的性能决定了传感器的精确测量能力。目前光纤光栅解调仪的标定、校准还没有统一的标准方法，常用方法之一是标准气体盒，该方法精度高、稳定性好，但存在价格成本高、使用复杂等缺点，难以满足复杂应用环境下解调仪标定、校准的要求；常用方法还有采用标准光纤光栅进行的，方法简单可行，但光纤光栅对外界温度等环境变化十分敏感，中心波长量值难以保持稳定，环境适应性差。
4.另外，公开号为cn 107894249 a的中国专利提供了一种光纤光栅解调仪的标定、校准装置，利用基准光栅和可控温度温箱对解调仪进行标定。
5.现有的标定速度慢，标定范围和精度受到了测温设备的限制。
6.现有的标定方法，要求标准设备测量精度高于待标定设备。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种提高ccd解调仪标定精度的标定系统，采用高精度多波长计和可调谐激光器对待标定解调仪进行标定，能够对待标定解调仪准确标定，待标定解调仪的标定精度为可以达到在全量程范围内达到1pm级别。
9.(二)技术方案
10.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提高ccd解调仪标定精度的标定系统，包括待标定ccd解调仪、高精度多波长计、可调谐激光器、50:50耦合器、可调光衰减器和计算机系统；
11.所述的可调谐激光光源、高精度多波长计、可调光衰减器分别与50:50耦合器的a端口、b端口、c端口相连接；可调光衰减器的另一端与待标定ccd解调仪相连接，组成标定系统中光路部分；
12.所述的待标定ccd解调仪和高精度多波长计及可调谐激光器与计算机系统进行使
用通讯电缆连接，组成标定系统中控制电路部分。
13.优选的，待标定的ccd解调仪与50:50耦合器的c端口之间使用了可调光衰减器连接。
14.优选的，所述高精度多波长计测量精度高于待标定自准直仪。
15.优选的，所述可调谐激光器的输出波长范围不小于待标定的ccd解调仪的测量波长范围。
16.优选的，所述可调谐激光器的输出波长步进间隔不大于pm。
17.优选的，所述计算机系统可同时控制待标定的ccd解调仪、高精度多波长计和可调谐激光器。
18.(三)有益效果
19.本发明提供了一种提高ccd解调仪标定精度的标定系统。具备以下有益效果：
20.1、通过采用高精度多波长计和可调谐激光器对待标定解调仪进行标定，能够对待标定解调仪准确标定，待标定解调仪的标定精度为可以达到在全量程范围内达到1pm级别。
21.2、采用计算机系统同时控制待标定的ccd解调仪、高精度多波长计和可调谐激光器，保证了标定数据的同时性；
22.3、采用计算机系统中的标定算法，使得标定过程能自动完成；
23.4、待标定的ccd解调仪与50:50耦合器的c端口之间使用了可调光衰减器连接，保证了可调谐激光器的输出光强能同时适应待标定的ccd解调仪和高精度多波长计，保证了标定精度。
附图说明
24.图1为本发明的一种提高ccd解调仪标定精度的标定系统的结构图；
25.其中：待标定ccd解调仪1、高精度多波长计2，可调谐激光器3，50:50耦合器4，可调光衰减器5，计算机系统6。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.如图1所示，一种提高ccd解调仪标定精度的标定系统，包括待标定ccd解调仪1、高精度多波长计2，可调谐激光器3，50:50耦合器4，可调光衰减器5，计算机系统6；
28.可调谐激光光源3、高精度多波长计2、可调光衰减器5分别与50:50耦合器4的a端口、b端口、c端口相连接；可调光衰减器5的另一端与待标定ccd解调仪1相连接，组成标定系统中光路部分，图1中均使用fc/apc光纤接头和光纤法兰连接各个部件。
29.待标定ccd解调仪1和高精度多波长计2及可调谐激光器3与计算机系统6进行使用通讯电缆连接，组成标定系统中控制电路部分，图1中待标定ccd解调仪与高精度多波长计使用cat.6网线作为通讯电缆，可调谐激光器使用usb线作为通讯电缆。
30.待标定的ccd解调仪1与50:50耦合器4的c端口之间使用了可调光衰减器5连接。
31.计算机系统6可以是笔记本电脑、pc计算机或工控计算机等基于windows系统的计算机，图1中连接的是笔记本电脑。笔记本电脑上安装有标定用软件。
32.以下举例说明ccd解调仪系统的标定过程及原理：
33.步骤一、首先将所有设备按图1的位置摆放，并按照说明将相应组件之间光路连接。
34.步骤二、将待标定ccd解调仪、高精度多波长计及可调谐激光器等设备分别与计算机系统用通讯电缆连接好并上电。
35.步骤三、打开标定程序，控制可调谐激光器输出稳定波长激光。
36.步骤四、此时，调节可调光衰减器，对输入待标定ccd解调仪的光强进行衰减，使输入待标定ccd解调仪的光强满足一定的强度，其衰减结果通过计算机系统上的标定软件进行观察。
37.步骤五、点击计算机系统上的标定软件中开始按钮，计算机系统上的标定软件开始自动对标定ccd解调仪进行标定。
38.步骤六、在自动标定过程中，计算机系统上的标定软件控制可调谐激光器按照设定的波长间隔依次输出相应波长的标定激光，
39.步骤七、先由可调谐激光器输出一个波长的标定激光。标定激光通过50:50耦合器与可调光衰减器后分别进入高精度多波长计与待标定ccd解调仪，50:50耦合器与可调光衰减器不改变标定激光的波长，因此高精度多波长计与待标定ccd解调仪接收到同一个波长的标定激光。
40.步骤八、由于是同一个波长的标定激光，因此，此时高精度多波长计采集到的标定激光波长作为此时的光波长基准。计算机系统上的标定软件自动将高精度多波长计采集到光波长基准记录下来。
41.步骤九、由于是同一个波长的标定激光，因此，此时待标定ccd解调仪采集到的标定激光波长作为此时的待标定光波长值。计算机系统上的标定软件自动将待标定ccd解调仪采集到待标定光波长值记录下来。
42.步骤十、重复步骤七～步骤九若干次，直到计算机系统上的标定软件采集到足够多组的光波长基准-待标定光波长值数据对。
43.步骤十一、计算机系统上的标定软件通过对采集到的光波长基准-待标定光波长值数据对进行自动处理，计算得到待标定ccd解调仪的标定系数。标定系数的效果为，待标定ccd解调仪采集到待标定光波长值经过标定系数的修正后，得到光波长修正值，光波长修正值与高精度多波长计采集到的光波长基准之间的波长差很小，为1pm级别。
44.以上步骤六
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步骤十一均为自动完成，无需人工操作，通过得到的标定系数，完成对待标定ccd解调仪的标定，标定后ccd解调仪的测量的光波长修正值与高精度多波长计采集到的光波长基准之间的波长差1pm级别，实现了对ccd解调仪标定精度的提高。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。