分布式光纤Bragg光栅传感信号干涉解调技术的研究

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:test1987
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光纤Bragg光栅(FBG)是近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一。由于FBG对特定波长的光具有反射作用,并且其反射中心波长随着温度、应变等物理量的变化而变化,具有优良的温度和应变响应特性,所以它在传感领域有着广泛的应用前景。FBG传感器的主要优点之一是便于构成分布式传感系统,而构成分布式传感系统的关键技术之一是复用技术,包括波分复用(WDM)、时分复用(TDM)、空分复用(SDM)及它们的组合复用技术。FBG的复用技术可以减少成本和传感系统的体积。FBG分布式解调系统的检测精度决定着整个系统的精度,所以解调系统是FBG分布式传感系统的核心。本文是以分布式FBG传感解调系统的设计和应用为目的。主要研究了以下几个方面的问题:首先,在对国内外研究现状进行了深入分析的基础上,介绍了当前FBG传感技术的发展趋势及其在实际应用中需要解决的几个主要问题。其次,从理论上推导了FBG的温度和应变的传感特性以及二者的交叉敏感度。并通过实验证明了FBG传感器的中心波长与应变有良好的线性关系。具体分析了FBG分布式解调的原理及常用的解调方法,介绍了分布式系统中常用的几种复用方法,指出了分布式解调所面临的一些问题。再次,在上面分析的基础上设计了一种基于非平衡M-Z干涉解调技术的FBG分布式传感解调系统。通过对光路、电路等硬件部分的设计,利用DAQ2005数据采集卡采集数据,并用频谱分析的思想通过Lab VIEW软件进行编程,实现了3个通道同时解调。最后,设计了基于Lab VIEW的仿真信号相位差计。数据采集模块用Lab VIEW自带的信号发生模块代替,并设计添加随机噪声干扰、A/D转换量化误差等仿真条件,使得处理后的信号具有和采集实验数据的信号有相同的特性,这样就让仿真实验更具有研究价值。
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