本發明涉及激光雙光梳光譜探測，具體涉及一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置及方法。
背景技術：
1、目前的光纖光柵傳感系統中的布拉格光柵溫變靈敏度可達到5pm/℃，測溫精度可達到0.1℃，其主要采用光纖光柵傳感技術利用光柵作為信號的傳輸介質和傳感單元，光柵反射譜信號的頻移和帶寬攜帶了被測處的溫度變化信息，但受限于解調精度，測溫精度難以進一步提升。
2、光頻梳(ofc)經由鎖模激光器產生，把它的時域和頻域特性緊密聯系起來。在時域上，光頻梳表現為一串時間間隔相同的光學脈沖串；在頻域上，光頻梳是一系列離散而等間隔的頻率梳齒譜線。由于這種頻率間隔相同的特性，譜線成了梳子一樣的齒鏈結構，所以稱作光學頻率梳，簡稱光梳。雙光梳光譜(dual-comb?spectrometer，dcs)中通過將雙光梳鎖定到超穩窄線寬激光器上，可使雙光梳拍頻后的梳齒線寬達到hz量級，從根本上確保了雙梳的穩定性和互相干性，再利用異步光采樣和互模糊函數等數字算法可提取雙光梳光譜的頻移量從而實現高精度測量。
3、如果將dcs探測技術與光纖光柵傳感技術相結合，有望突破解調精度，使得測溫精度進一步提升，但目前市面上還沒有出現相關技術方案設計。
技術實現思路
1、本發明技術方案的目的是：設計一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置及方法，以實現從dcs的光譜中提取高精度的溫度變化信息。
2、本發明技術方案提供了一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置，包括：
3、超穩腔cw激光器3上分別鎖有第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2，第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2連接第一耦合器4，并依次連接隔離器5、光學帶通濾波器6和第二耦合器7，第二耦合器7分別連接布拉格光柵8和第二光電探測器11，布拉格光柵8依次連接第一光電探測器9、第一電學低通濾波器10和雙通道ad采集卡13，第二光電探測器11依次連接第二電學低通濾波器12和雙通道ad采集卡13，雙通道ad采集卡13與計算機連接；
4、將第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2作為光源得到第一光束和第二光束，第一光束和第二光束分別鎖在超穩腔cw激光器3中進行鎖相，得到第一鎖相光束和第二鎖相光束，由第一光學頻率梳1將第一鎖相光束和第二光學頻率梳2將第二鎖相光束射出至第一耦合器4進行相干耦合合束得到第一合束光，第一合束光通過隔離器5和光學帶通濾波器6得到光頻率射頻梳齒對應光束；
5、光頻率射頻梳齒對應光束通過第二耦合器7被分為第一對應光束和第二對應光束，第一對應光束輸入至布拉格光柵8，反射后依次經過第一光電探測器9轉換為第一電信號、第一電信號經由第一電學低通濾波器10后，得到被測處溫度變化信息的數字信號；
6、第二對應光束輸入至第二光電探測器11和第二電學低通濾波器12，得到參考數字信號；
7、被測處溫度變化信息的數字信號和參考數字信號均通過雙通道ad采集卡13完成溫度變化信息的信號數據和參考數據的采集，信號數據和參考數據經過計算機14完成抖動校正和互相關互模糊處理后可提取出信號路和參考路的頻移信息，從而反推被測處的溫度變化信息。
8、優選地，所述第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2為具有微小重頻差的光學頻率梳。
9、優選地，所述光學帶通濾波器6根據無混疊光譜范圍選擇，無混疊光譜范圍公式如下：
10、
11、其中fr表示光梳重復頻率，δfr表示第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2間重復頻率差
12、本發明技術方案還提供了一種基于雙光梳系統的高精度測溫方法，采用如上所述的一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置，包括以下步驟：
13、步驟1：計算機14獲取信號數據和參考數據；
14、步驟2：通過重采樣算法校正信號數據和參考數據中各個干涉脈沖信號間的重復頻率差抖動，通過互相關算法定位提取各個干涉脈沖信號峰值點位置，以估計第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2間δfr的相位信息，再根據各個干涉脈沖信號峰值點位置結合第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2間δfr的相位信息，反推各個干涉圖的位置信息；
15、根據干涉圖的位置信息，利用互模糊函數將信號數據和參考數據對應的干涉圖作比較，提取一對干涉圖之間的頻移量，將頻移量δ代入布拉格光柵波長偏移公式得到布拉格光柵波長偏移，根據布拉格光柵波長偏移計算布拉格光柵的溫變靈敏度得到被測處的溫度變化信息。
16、優選地，所述布拉格光柵波長偏移公式如下：
17、
18、其中，λ為光柵的布拉格波長，c為光速，δλ為溫變造成的布拉格光柵波長偏移。
19、本發明技術方案提出一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置及方法，借用光學頻率梳超穩頻率特性，通過雙光梳異步光采樣的方式將外部溫度變化在光信號上的響應特性在射頻域重現；通過互模糊算法，精確提取光柵反射譜的頻移量，從而高精度得到溫度變化信息，實現將現在的光纖光柵測溫精度提高一個數量級。
1.一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置，其特征在于，用于計算出被測處的溫度變化信息，所述高精度測溫裝置包括：
2.如權利要求1所述的一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置，其特征在于，所述第一光學頻率梳1和第二光學頻率梳2為具有微小重頻差的光學頻率梳。
3.如權利要求1所述的一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置，其特征在于，所述光學帶通濾波器6根據無混疊光譜范圍選擇，無混疊光譜范圍公式如下：
4.一種基于雙光梳系統的高精度測溫方法，其特征在于，采用如權利要求1所述的一種基于雙光梳系統的高精度測溫裝置，具體包括如下步驟：
5.如權利要求4所述的一種基于雙光梳系統的高精度測溫方法，其特征在于，所述布拉格光柵波長偏移公式如下：