基于宽带光源和激光光源的温度测量系统研究

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随着工业生产中测温环境的日益复杂,对于温度检测系统的性能指标要求越来越高;尤其是在强的干扰环境中,要求测温系统具有很强的稳定性和高的响应度。基于布拉格光栅(FBG)的温度传感系统,因其独特的优点被广泛运用在工程领域中。同时随着高性能光纤激光器的研发,将其和FBG传感系统相结合,可以实现高灵敏、高响应、多用途的温度测量需求。  FBG传感系统中光源的选择对于实现高质量的波长信号解调是非常重要。本文基于掺铒光纤放大器(EDFA)的原理和激光的产生机制分别设计了宽带光源和激光光源。将这两种不同光源作为实验解调光源,然后利用FBG作为温度传感器件、可调法布里-珀罗(F-P)滤波器作为滤波器件分别搭建了两套不同性能的温度检测系统。  基于可调F-P腔温度测量的实验采用匹配滤波的波长检测方法,采用数字寻峰的数据处理方法,以FBG的反射波长和F-P滤波器的透射波长重合时光功率计读数最大时刻作为温度参考点,实现了对于传感FBG波长的精确解调。  基于可调铒纤激光器温度测量系统采用触发检测的数据处理方法,以可调F-P滤波器和光环行器构成的可调反射腔镜对FBG进行扫描,满足激光器的阈值条件作为温度标定点,实现了对传感FBG波长的高速解调。  最后为了对比两套温度测温系统对于FBG波长解调的速度和系统稳定性问题,采用高频的锯齿波扫描的方法得到了温度参考点的时域图片。通过对其上升沿的对比,证明了可调铒纤激光器的测温系统具有很高的响应度。同时表现出了系统稳定性强,对实验器件性能要求低的优点。
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