本發明屬于光纖光學測量，尤其涉及一種多模光纖溫度、應力測量及區分解調方法、系統。
背景技術：
1、在工業監測、航空航天、大型土木工程等關鍵領域，溫度與應力的精準同步檢測是保障設備安全運行及工程結構穩定性的關鍵需求。多模光纖因具備成本低廉、制備工藝簡便、抗電磁干擾能力強、傳輸帶寬廣且易于實現分布式傳感等顯著優勢，已成為溫度與應力傳感檢測領域的重要應用載體。然而，多模光纖的傳感特性存在顯著的耦合效應、溫度變化與外力作用會同步引發光纖折射率、模式耦合強度等參數的改變，進而使得輸出光信號的特征參量（如強度、波長、相位等）產生疊加變化。因此，如何從耦合的傳感信號中精準解調出溫度與應力的獨立信息，實現二者的有效區分，是當前多模光纖傳感技術實用化進程中的關鍵技術瓶頸，亦是本領域研究的重點與難點。
2、需要說明的是，現有解調區分方法普遍存在難以兼顧解調精度、檢測效率與抗干擾性能的共性缺陷、高精度方案通常依賴復雜的檢測系統及冗長的解調流程，致使檢測效率較低；簡易方案雖檢測效率較高，但解調精度及抗干擾性能均存在不足。此外，隨著波前相位檢測技術在光纖傳感領域的應用研究，其具備的高靈敏度、快響應速度等特性為解決上述耦合解調難題提供了新的技術方向，但目前尚未出現將波前相位檢測技術與多模光纖溫度-應力解調區分相結合的有效技術方案，難以充分發揮波前相位檢測技術對光纖微觀參數變化的精準感知優勢。
技術實現思路
1、有鑒于此，本發明創造旨在提供一種多模光纖溫度、應力測量及區分解調方法、系統，解決現有技術中的成本昂貴，不能兼具溫度、應力區分的測量功能。
2、為達到上述目的，本發明創造的技術方案是這樣實現的：
3、一種多模光纖溫度、應力測量及區分解調系統，包括：
4、光源模塊，用于輸出單頻激光；
5、分束耦合模塊，用于將所述單頻激光均分為測量光和參考光；
6、傳感與參考模塊，包括測量臂多模光纖和參考臂多模光纖，所述測量臂多模光纖用于感知環境溫度和應力；
7、偏振調制模塊，包括第一光纖準直器、第二光纖準直器、第一起偏器、第二起偏器、偏振合束晶體和四分之一波片，用于將兩路光進行合束并轉換為正交圓偏振光；
8、探測與處理模塊，用于記錄所述干涉條紋形成干涉條紋圖像，對所述干涉條紋圖像，記錄實時獲取四幅不同相位的干涉圖像，經四步相移求解獲得當前波長下的波前圖像；
9、所述光源模塊輸出所述單頻激光，所述單頻激光進入所述分束耦合模塊均勻分為所述測量光和所述參考光，所述測量光經過所述測量臂多模光纖、所述第一光纖準直器、所述第一起偏器進入所述偏振合束晶體，所述參考光經過所述參考臂多模光纖、所述第二光纖準直器、所述第二起偏器進入所述偏振合束晶體，所述偏振合束晶體將兩路光合束并經過所述四分之一波片轉換為正交圓偏振光，形成干涉條紋，所述探測與處理模塊根據所述波前圖像的波前相位分布的變化量計算所述干涉條紋的移動量及干涉角度變化量，基于多模光纖在溫度場和應力場下對出射波前相位調制特性的差異，建立波前相位變化量與溫度變化量、應力變化量的雙參數響應方程，通過矩陣運算解耦并同時輸出溫度和應力的測量值。
10、進一步的，所述光源模塊采用尾纖激光器。
11、進一步的，所述分束耦合模塊采用1×2光纖分束器。
12、進一步的，所述探測與處理模塊采用偏振掩膜相機和處理單元，所述偏振掩膜相機記錄實時獲取四幅不同相位的干涉圖像，所述處理單元用于對所述干涉圖像進行四步相移求解獲得當前波長下的波前圖像。
13、進一步的，所述偏振掩膜相機采用像素級偏振片陣列，在單次曝光下同時獲取0°、45°、90°、135°四個偏振方向的干涉圖像。
14、一種多模光纖溫度、應力測量及區分解調方法，包括：
15、s1、構建干涉光路系統，所述干涉光路系統包括尾纖激光器、1×2光纖分束器、測量臂多模光纖、參考臂多模光纖、第一光纖準直器、第二光纖準直器、第一起偏器、第二起偏器、偏振合束晶體、四分之一波片以及偏振掩膜相機；
16、s2、所述尾纖激光器輸出單頻激光，經過所述1×2光纖分束器分為兩束，分別耦合入測量臂多模光纖和參考臂多模光纖；
17、s3、兩束光分別經過光纖準直器準直及起偏器起偏后，入射至偏振合束晶體進行合束，合束后的光束經過四分之一波片轉換為正交圓偏振光；
18、s4、利用偏振掩膜相機實時記錄包含正交偏振態信息的干涉圖像；
19、s5、利用處理單元對采集的干涉圖像進行四步相移處理，求解得到當前波長下的光場波前相位分布的波前圖像；
20、s6、根據所述波前圖像波前相位分布的變化量計算干涉條紋的移動量及干涉角度變化量；
21、s7、基于多模光纖在溫度場和應力場下對出射波前相位調制特性的差異，建立波前相位變化量與溫度變化量、應力變化量的雙參數響應方程，通過矩陣運算解耦并同時輸出溫度和應力的測量值。
22、進一步的，所述四步相移處理，包括：
23、所述偏振掩膜相機在一個采樣周期內獲取四幅相位差為90°的干涉圖像，所述處理單元利用四步相移算法計算所述干涉圖像的包裹相位，并通過相位解包裹算法獲得連續的波前相位分布。
24、進一步的，所述基于多模光纖在溫度場和應力場下對出射波前相位調制特性的差異，建立波前相位變化量與溫度變化量、應力變化量的雙參數響應方程，通過矩陣運算解耦并同時輸出溫度和應力的測量值，包括：
25、通過zernike多項式擬合波前相位分布，提取特定階數的zernike系數，利用應力與溫度對各zernike系數的靈敏度系數不同，構建靈敏度矩陣，通過求逆矩陣實現溫度與應力的區分解調。
26、本發明提供一種多模光纖溫度、應力測量及區分解調方法及系統，利用尾纖激光器發出的單頻激光經分束器進入測量臂和參考臂多模光纖，出射光經準直、起偏后由偏振合束晶體合束，再經四分之一波片調制，最終由偏振掩膜相機記錄干涉條紋。通過四步相移算法重構波前相位圖像，提取干涉條紋的傾斜角度變化和波前相位分布變化兩個特征參量。本發明利用多模光纖在溫度和應力作用下波前響應機制的差異，實現雙參數解耦，具有實時性強、抗光強干擾、結構緊湊的優點，適用于工業監測及航空航天領域的溫應力一體化精密測量。
1.一種多模光纖溫度、應力測量及區分解調系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的多模光纖溫度、應力測量及區分解調系統，其特征在于，所述光源模塊采用尾纖激光器。
3.根據權利要求1所述的多模光纖溫度、應力測量及區分解調系統，其特征在于，所述分束耦合模塊采用1×2光纖分束器。
4.根據權利要求1所述的多模光纖溫度、應力測量及區分解調系統，其特征在于，所述探測與處理模塊采用偏振掩膜相機和處理單元，所述偏振掩膜相機記錄實時獲取四幅不同相位的干涉圖像，所述處理單元用于對所述干涉圖像進行四步相移求解獲得當前波長下的波前圖像。
5.根據權利要求4所述的多模光纖溫度、應力測量及區分解調系統，其特征在于，所述偏振掩膜相機采用像素級偏振片陣列，在單次曝光下同時獲取0°、45°、90°、135°四個偏振方向的干涉圖像。
6.一種多模光纖溫度、應力測量及區分解調方法，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的多模光纖溫度、應力測量及區分解調方法，其特征在于，所述四步相移處理，包括：
8.根據權利要求6所述的多模光纖溫度、應力測量及區分解調方法，其特征在于，所述基于多模光纖在溫度場和應力場下對出射波前相位調制特性的差異，建立波前相位變化量與溫度變化量、應力變化量的雙參數響應方程，通過矩陣運算解耦并同時輸出溫度和應力的測量值，包括：