大容量光纤光栅传感解调系统的研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:xiang88_77
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光纤光栅作为一种新型传感器,有成本低、重量轻、灵敏高等优点,因此在许多领域广泛应用[1]。本文提出并研究了一种基于有源可调谐环形光纤激光器的多通道光纤光栅传感解调系统,可实现32通道超过1000个光栅的实时监测。系统利用有源可调谐环形激光器作为扫描光源,用电压信号控制可调谐F-P滤波器,实现对多支路光纤光栅传感器阵列扫描。采用光纤梳状滤波器代替传统的参考光栅阵列,作为单独的校准支路实现波长的标定和校准,由于梳状滤波器体积小,对温度漂移不敏感,因此降低了F-P滤波器的温度漂移、非线性和蠕动性对测量精度的影响,与传统定标方法相比,光纤梳状滤波器的精度高,易操作,比较适合工程应用[16]。这种方案解决了传统波长扫描方案复用率低,定位与定标困难、系统成本高等问题,增加了系统复用传感光栅的数量,降低了单位光栅的检测成本。实验结果表明,光源输出的光功率大幅提高,扫描光源的线宽很窄,波长范围在1525-1585nm,对于32路的复用结构,可复用的光栅数目较传统宽带光源法大大增加,每路能达到30-50个FBG,整个系统可检测超过1000个光栅。根据监测距离的长短,系统可以在1秒钟对所有FBG实现100次测量。本文还针对这种多通道解调系统,提出了一种3dB中点波长解调算法,同时将数字信号处理技术运用于光信号解调。通过实验研究,分析该快速算法对信号的解调效果,比较了多种算法的精度。研究发现,在多通道光纤光栅传感实验系统中,该算法有效地降低了寻峰算法中输入信噪比对系统解调精度的影响,分辨率为0.1pm,解调精度可达2 pm,即应变测量精度可达1με,温度测量精度可达0.1℃。因此,该解调系统高精度大范围的性能特点,可以很好地适用于实际工程应用,具有较高的市场价值。
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