WO2025138631A1 远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法及系统 （上海波汇科技有限公司）

(19)世界知识产权组织(43)国际公布日WO2025/138631A1(51)国际专利分类号：G01M11/00(2006.01)G01D5/26(2G01J9/00(2006.01)(21)国际申请号：PCT/CN2024/0(22)国际申请日：2024年6月17日(17.06.2024)(25)申请语言：中文(26)公布语言：中文(30)优先权：江区中创路266号5幢5层502室201613(CN)。谢丰权(XIE,Fengquan);中国上海市松江区中创路266号5幢5层502室201613(CN)。周航宇(ZHOU,Hangyu);中国上海市松江区中创路266号5幢5层502室201613(CN)。刘飘(LIU,Piao);中国上海市松江区中创路266号5幢5层502室201613(CN)。徐冬(XU,Dong);中国上海市松江区中创路266号5幢5层502室201613(CN)。张路266号5幢5层502室201613(CN)。266号5幢5层502室201613(CN)。平湖波TECHNOLOGIESCO.,LTD)[CN/CN];中国浙江省号1幢2楼东314299(CN)。YUANTONGLAWFIRM);中国上海市徐汇区田林路142号3幢(D1栋)403A室200233(CN)。(81)指定国(除另有指明，要求每一种可提供的国家保护):AE,AG,AL,AM,AO,AT,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CCV,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EGB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,IDIR,IS,IT,JM,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,K(54)发明名称：远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法及系统wavelengthintervawavelengthanalysisr在一段波长区间内以波长步进的方式向光纤中发射脉冲光；获得整条光纤链路上的各光纤光栅的中心波长和时延数据，以及链路上的最大的波长处的时间延迟值；对光纤光栅波长解析的结果做出修正补偿。AA(57)Abstract:Awavelenwavelengthonthelink;andperformingcorrectionan(57)摘要：一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，包括在一段波长区间内以波长步进的方式向光纤中发射脉冲光；获得整条光纤链路上的各光纤光栅的中心波长和时延数据，以及链路上的最大的波长处的时间延迟值；对光纤光栅波长解析的结果做出修正补偿。通过步进脉冲的方式获得时间延迟，对光纤光栅解析的波长进行修正补偿而提升波长解析的准确性。还公开了一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿系统。LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,MGMU,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SASE,SG,SK,SL,ST,SV,SY,TH,TJ,UA,UG,US,UZ,VC,VN,WS,ZA,ZM(84)指定国(除另有指明，要求每一种可提供的地区保护):ARIPO(BW,CV,GH,GM,NA,RW,SC,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),欧亚(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),欧洲(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GBHU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,ME,MK,MT,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OAPI(BFCG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML根据细则4.17的声明：一关于发明人身份(细则4.17(i)一关于申请人有权申请并被授予专利(细则4.17(ii)一发明人资格(细则4.17(iv))本国际公布：一包括国际检索报告(条约第21条(3))。1WO2025/138631远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法及系统技术领域本发明属于光纤传感领域，特别涉及一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法及系统。背景技术扫描激光器的光纤光栅波长解调系统中，当快速扫描激光器解析远端的光纤光栅传感器波长时，因光经光纤长度路程往返时间的原因，造成检测到远处的光纤光栅波长时会不真实，与真实的波长产生偏差，当激光器扫描速率越高，光纤光栅距解调设备端越远，解析出的波长与真实的差就越大。基于上述不足，特提出本方案。发明内容发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法及系统，通过步进脉冲的方式获得时间延迟，对光纤光栅解析的波长进行修正补偿而提升波长解析的准确性。技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，包括在一段波长区间内以波长步进的方式向光纤中发射脉冲光；获得整条光纤链路上的各光纤光栅的中心波长和时延数据，以及链路上的最大的波长处的时间延迟值；对光纤光栅波长解析的结果做出修正补偿。进一步地，所述波长步进的方式包括：在所述波长区间内设置定若干个波长发射点；在每个所述波长发射点进行发射脉冲光时，持续预设的时间宽度。2WO2025/138631进一步地，所述时间宽度为ns量级；进一步地，所述波长步进不大于光纤光栅的3dB带宽的幅度。当Tm=Tm-1=Tm+1时判断此光栅的中心波长为λ光栅离开解调设备端的时间延迟值为Tm。将第一解析波长与第二解析波长的差值的绝对值与光纤光栅传感器波长相邻的最式中Tm×(λe-λs)/△T为因时间延时而带来的波长值偏差。进一步地，若光纤链路上的最大中心波长λp接近λe,激光器扫描到最后波长λe时，关断半导体光放大器，保持关断时间为Tp后再WO2025/1386313半导体光放大器保持时间，以周期时间为△T+Tp循环。进一步地，一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿系统，包括：半导体扫描激光器，用于产生波长扫描的激光；控制器，控制半导体光放大器的开启或关闭，以产生脉冲光，且控制半导体扫描激光器波长的扫描；半导体光放大器，接收控制器的指令产生脉冲激光和开启/关断注入光纤中的扫描激数据处理器，用于时间测量以及数据处理；光纤光栅传感器，串接于光纤链路上。有益效果：本发明通过步进脉冲的方式，实现了检测对各光纤光栅传感器的返回到解调设备端的时间延迟，通过得到的时延，可对光纤光栅波长解析做出正确的修正，从而达到准确测量的目的。附图说明附图1为本发明的整体流程示意图；附图2为本发明发射脉冲波的周期性示意图；附图3为本发明的解析系统结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，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付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。在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括4WO2025/138631PCT/C多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进一步详细描述。如附图1所示，一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，包括在一段波长区间内以波长步进的方式向光纤中发射脉冲光；获得整条光纤链路上的各光纤光栅的中心波长和时延数据，以及链路上的最大的波长处的时间延迟值；对光纤光栅波长解析的结果做出修正补偿。通过步进脉冲的方式，实现了检测对各光纤光栅传感器的返回到解调设备端的时间延迟，通过得到的时延，可对光纤光栅波长解析做出正确的修正，从而达到准确测量的目的。其中，所述波长步进的方式包括：所述波长步进不大于光纤光栅的3dB带宽的幅度设定，在所述波长区间内设置定若干个波长发射点；在每个所述波长发射点进行发射脉冲光时，通过半导体光放大器作为光开关控制持续预设的时间宽度，所述时间宽度为ns量级，优选的，所述时间宽度为5-10ns。如附图2所示，设定波长发射点的波长为λm,波长处的最大信号的时间点Tm,则：λm发射的脉冲光注入到光纤时，对λm-1、λm+1有最大信号的波长记录时间；λm-1为λm上一次发射点的波长，对应的最大信号的时间点为Tm-1,λm+1为λm下一次发射点的波长，对应的最大信号的时间点为Tm+1;当Tm=Tm-1=Tm+1时判断此光栅的中心波长在λm附近，因此就确定为λm即中心波长为λm的光纤光栅离开解调设备端的时间延迟值为Tm。对光纤光栅波长解析的结果做出修正补偿包括：在所述波长区间内，各波长发射点的波长λm在解调端理论上解析出的波长记为第一解析波长λ'm,所述第一解析波长λ'm为中心波长λm和波长值偏差入偏差之和，记e的过程中，则第一解析波长为：5WO2025/138631将各所述第一解析波长λ'm分别对应于光纤光栅传感器的实际中心波长λm,并作为解调端的实际输入值进行解析，也即将包含了偏差值的波长值作为基准进行解析，从而得到第二解析波长λ";将第一解析波长与第二解析波长的差值的绝对值与光纤光栅传感器波长相邻的最小差值△入进行比较，若差值的绝对值不大于△λ,则最终输出的波长为第二解析波长减m|≤△λ(△λ为光纤光栅传感器波长相邻的最小差值),这时，最终真实输出的波长通过从λs→λe每步进一步发射光脉冲的方式，获得了整条光纤链路上的各光纤光栅的中心波长和时延数据，并找出链路上的最大的波长处的时延值Tp,对应的中心若光纤链路上的最大中心波长λp接近λe,激光器扫描到最后波长λe时，关断半导体光放大器，保持关断时间为Tp后再开启下一轮的激光器扫描和关断半导体光放大器保持时间，以周期时间为△T+Tp循环。目的是解决因时延造成的在接近λe附近的光纤光栅无法测到的问题。一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿系统，包括：半导体扫描激光器，用于产生波长扫描的激光；控制器，控制半导体光放大器的开启或关闭，以产生脉冲光，控制半导体扫描激光半导体光放大器，接收控制器的指令产生脉冲激光和开启/关断注入光纤中的扫描激数据处理器，用于时间测量以及数据处理；6WO2025/138631光纤光栅传感器，串接于光纤链路上。还包括三端口光环形器，用于连接光电探测器、半导体光放大器、光纤光栅传感器。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。7WO2025/1386311、一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：在一段波长区间内以波长步进的方式向光纤中发射脉冲光；获得整条光纤链路上的各光纤光栅的中心波长和时延数据，以及链路上的最大的波长处的时间延迟值；对光纤光栅波长解析的结果做出修正补偿。2、根据权利要求1所述的一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：所述波长步进的方式包括：在所述波长区间内设置定若干个波长发射点；在每个所述波长发射点进行发射脉冲光时，持续预设的时间宽度。3、根据权利要求2所述的一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：所述时间宽度为ns量级；和/或，所述时间宽度为5-10ns。4、根据权利要求1或2所述的一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：所述波长步进不大于光纤光栅的3dB带宽的幅度。5、根据权利要求1所述的一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：设定波长发射点的波长为λm,波长处的最大信号的时间点Tm,则：λm发射的脉冲光注入到光纤时，对λm-1、λm+1有最大信号的波长记录时间；当Tm=Tm-1=Tm+1时判断此光栅的中心波长为λm,即中心波长为λm的光纤光栅离开解调设备端的时间延迟值为Tm。6、根据权利要求1所述的一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：对光纤光栅波长解析的结果做出修正补偿包括：在所述波长区间内，各波长发射点的波长λm在解调端理论解析出的波长记为第一解析波长λ'm,所述第一解析波长λ'm为中心波长λm和波长值偏差入偏差之和，记为8WO2025/138631PCT/CN2024/099529将各所述第一解析波长λ'm分别对应于光纤光栅传感器的实际中心波长λm,并作为解调端的实际输入值进行解析，得到第二解析波长λ”;将第一解析波长与第二解析波长的差值的绝对值与光纤光栅传感器波长相邻的最小差值△入进行比较，若差值的绝对值不大于△λ,则最终输出的波长λ为第二解析波长λ"7、根据权利要求6所述的一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：所述波长区间的起始端为λs,终止端为λe,当激光器在△T时间内波长式中Tm×(λe-λs)/△T为因时间延时而带来的8、根据权利要求1-7所述的一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿方法，其特征在于：若光纤链路上的最大中心波长λp接近λe,激光器扫描到最后波长λe时，关断半导体光放大器，保持关断时间为Tp后再开启下一轮的激光器扫描和关断半导体光放大器保持时间，以周期时间为△T+Tp循环。9、一种远端光纤光栅波长快速解析的波长偏差补偿系统，其特征在于：包括：半导体扫描激光器，用于产生波长扫描的激光；控制器，控制半导体光放大器的开启或关闭，以产生脉冲光，且控制半导体扫描激光器波长的扫描；半导体光放大器，接收控制器的指令产生脉冲激光和开启/关断注入光纤中的扫描激数据处理器，用于时间测量以及数据处理；光纤光栅传感器，串接于光纤链路上。WO2025/138631在一段波长区间内以波长步进的方式向光纤在一段波长区间内以波长步进的方式向光纤中发射脉冲光：获得整条光纤链路上的各光纤光栅的中心波长和时延数据，以及链路上的最大的波长处的时间延迟值：对光纤光橙波长解析的结果做出修正补偿、WO2025/138631半导体光半导体光三端口光光纤光栅G01M11/00(2006.01)i;G01J9/00(2006.01)i;G01D5/26(2006Minimumdocumentationsearched(classificationsystemfollowedbyIPC:G01M11/00,G01J9/00,G01D5/26,G01D5/353,CNTXT/ENTXTC/CNABS/CNKIENTXT/VEN:光纤光栅，解析，解调，波长，偏差，补偿，远端，时间延迟，fiber,grating,demodulate,sweep,delay,wavelengthCitationofdocument,withindication,whereappropriate,oftherPXCN117990340A(SHANGHAIBANDWEAVERTECHNOLOGIESCO.,XJP2004144686A(FUJITSULTD.)20May2004(2004-05-20)XAAACN105698831A(WUHANUCN101122477A(LIDONGSHENG)13February2008(209tobeofparticularrelevance“D”documentcitedbytheapplicantintheinternationalapplication“X”d“E”earlierapplicationorpatentbutpub“L”documentwhichmaythrowdoubtsonpriorityclaim(s)orwhichis“Y”documentspecialreason(asspecified)“0”documentreferringtoanoraldisclosure,use,exhibitmeans"P"documentpublisheFormPCT/ISA/210(secondshACN1420373A(DELTAELECTRONICS,INC.)ACN212378772U(JIANGXIFREESUNTECHNOLOGYCO.,LTD.)19J 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