论文部分内容阅读
光纤光栅传感器具有很多其他传统传感器无法比拟的优点,使其受到了很多方面的关注,在很多领域都开展了光纤光栅传感的研究。本文概述了光纤光栅传感的发展情况,以及现阶段的应用现状和大规模应用所面临的主要问题。通过对比分析现有的光纤光栅解调技术的优缺点情况,选取了基于F-P滤波器实现光纤光栅解调的方案,并以此为基础搭建了传感系统。采用LabVIEW平台来实现传感解调信号在数据采集之后的分析和处理。本论文所做的主要工作包括以下几个方面: (1)总结光纤光栅传感的发展现状和所面临的问题;通过不同解调方法的比较,选择了基于F-P滤波的方法来实现分布式光纤光栅解调,并通过搭建该解调系统,分析了该方法所获得的传感信号的特点;制作光栅传感阵列,用于分布式解调的实验。 (2)根据解调系统实际应用的需求分析,在LabVIEW平台上实现了光纤光栅解调的信号处理。所编写的软件系统包括数据采集、数据处理、多种显示方式、传感量计算和超限报警、数据存储等模块,可以实现对解调信号特征的分析和提取,并设置了多种传感量显示和存储方式,以适应不同情况下的需求。按照工程需要设置添加了合理的数据保存和显示的方式,为光栅传感实际应用打下基础。 (3)分析了F-P滤波器非线性和频率响应,基于LabVIEW设计了一套实验系统对F-P滤波器频率特性进行测试,分别得出了其在1Hz、10Hz、100Hz、200Hz频率驱动下的响应情况;发现随着驱动频率的增加,同一电压下F-P滤波器的透射波长会减小。并指出采用二次多项式拟合对每个频率下的响应曲线进行拟合,可以大大减小频率原因给解调系统带来的解调误差。 (4)对光纤光栅结构和传感原理进行了分析,指出了温度、应变和压力对光纤光栅作用时的变化特性;利用自制解调仪和虚拟仪器技术,设计制作了管式封装的小尺寸光纤光栅温度传感器,对其传感特性进行了标定,结果显示该传感器具有良好的线性。