用于光纤布拉格光栅传感的数字化光源设计

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sykjzhb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文主要对光纤传感领域中光源技术进行研究,以光纤布拉格光栅(FiberBragg Grating, FBG)作为敏感部件的传感系统中,光源主要分两大类,宽带光源系统和利用可调谐激光器的窄带光源系统。宽带光源输出功率不足,传感信号信噪比低,解调精度不高;窄带光源则可以克服这个缺点,但对激光输出的稳定性和精度等方面存在着较高的要求。因此本文设计了一种高精密的可调谐数字化光源,这种高精密的调谐电压可实现精度为0.91pm的激光输出波长调谐,在这种高精密的电压调谐基础上,设计了一种基于电压扫描的温度漂移控制方法,这种算法可以精确的定位出温度的变化,与传统的原子吸收线定温法相比,虽然精度上略有降低,但在成本和实用性上有着突出的优势,同时这种方法也可以解决传感FBG的温度交叉敏感问题。首先,对于FBG传感中用到的光源系统进行了分析,综合各种光源系统的优缺点,搭建出一种可调谐的窄带宽数字化激光光源,这一系统的波长选择装置是可调谐光纤法布里-珀罗滤波器(Fiber Fabry-Perot Tunable Filter, FFP-TF),利用数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP)和高精密电压模块控制FFP-TF的电压,输出经调制的激光信号。对于滤波器FFP-TF存在的温度漂移问题,设计了一种温度漂移控制方法。实现过程:高精密电压模块输出正弦扫描电压,通过DSP中锁相放大算法解调出FFP-TF和参考FBG的相对波长漂移,精确定位出温度的变化,从解决光源的温度漂移问题。其次,利用分辨率为百万分之一(ppm)的数模转换芯片AD5791设计了高精度电压控制板。输入输出部分采用外部缓冲放大器架构,以此缓冲来自3.4千欧电阻的基准电压,通过选择适当的滤波电路、高精度的参考电压源和后续高规格的印制电路板设计,实现了精度为0.228mV、积分非线性误差为12个最低有效位(Least Significant Bit, LSB)、微分非线性误差为的电压为2.5个LSB的高精密电压输出。用DSP的通用输入输出接口实现了数模转换芯片的驱动设计,输出三角波或正弦等调制信号,控制激光器的输出波长变化,可以实现输出激光的大范围快速扫描,后续的温度漂移控制方法程序也是利用DSP实现的。最后,对可调谐激光光源的输出稳定性及温度漂移现象做了系统的测量,实验中测量了滤波器FFP-TF的温度漂移曲线和参考FBG的温度漂移曲线。以此作为基础,在温度漂移控制实验中,通过记录温度变化产生的FFP-TF和FBG的相对波长漂移,利用漂移控制方法计算出温度变化,实现光源的定标和传感FBG的温度漂移控制。
其他文献
渭北高原位于陕西省的中北部,包括5 市的30 个县,农业历来是这里最大的产业,在陕西省的经济发展和西部大开中占有非常重要的地位。渭北高原在黄土高原中属地势较平坦的部分。
本实验以“陕86-4”扁桃为试验材料,研究不同厚度聚乙烯薄膜包装和不同贮藏温度对带壳扁桃仁衰老过程中呼吸速率和与衰老相关的酶活性等生理变化,以及蛋白质、脂肪酸、脂肪酸
针对虚拟物流联盟的特点,根据指标选取原则,首先构建企业核心能力指标体系,并给出指标评测方法。考虑企业的动态发展特性,从企业内部核心能力、企业外部竞争因子两个层面出发
中国银监会在《中国银行业信息科技“十三五”发展规划监管指导意见(征求意见稿)》中提出,“十三五”(2016-2020年)期间,“银行业金融机构要深入贯彻落实《促进大数据发展行动纲要
期刊
在大规模集成电路工艺的光刻技术领域,为了获得更稳定的、更小尺寸的微加工,对激光输出的稳定性有很高的要求。激光器需要在高重复频率下流场参数保持稳定,这对激光器气体循环系
光刻机作为光刻工艺中最重要的设备,其精度直接影响到集成电路的集成度,而双工件台作为光刻机最重要的部件之一,其精度直接影响到光刻机的各项指标。工件台的上位机系统主要用于
目的调查门诊HIV/AIDS患者抑郁水平,探讨门诊HIV/AIDS患者抑郁影响因素,以有效干预提高其心理健康水平,降低HIV的传播风险。方法对长沙市某综合医院艾滋病门诊就诊的患者进行
近年来,随着以大数据、互联网、物联网等技术为代表的网络信息技术的快速进步和人力资源社会保障事业形势的发展,传统的公共人力资源市场信息化程度普遍偏低,无论是线上服务
随着中等职业教育的发展,如何提升技工学校学生的竞争能力是职业教育界思考的核心问题。在技工学校学生的核心竞争力中,实际操作及动手能力是一个重要指标。因此,如何培养技工学
每个做营销的人都关心经济环境。因此,大家都认识到今年的市场大环境是严峻的。一方面,世界经济不稳定,以中美贸易战为核心的各经济体之间的贸易纠纷导致世界经济下滑的明显