反射式光强调制光纤测振系统的设计与研究

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光纤测振传感器将光纤传感技术与测振技术相结合,具有结构简单、体积小、重量轻、传输安全,抗电磁干扰能力强等优点,可实现恶劣环境下高精度,高灵敏度的非接触振动测量,这是传统测振技术不可比拟的。光纤测振系统将振动信息通过A/D传入计算机,在计算机中完成信号的处理与分析,实现了测振与分析一体化及测振技术的集成化,对光纤传感技术商品化的进程有重要意义,也是光纤传感器未来的发展方向之一。本文设计了一套反射式光强调制光纤测振系统,对准高斯分布下的单对光纤受光特性、前置信号调理电路、信号的后处理和传感器的特性实验五个方面作了较为深入的分析与研究。首先,在查阅、综述国内外有关光纤传感器的研究资料和成果的基础上,阐述了反射式光强调制光纤测振系统设计与研究的目的和意义。其次,介绍了反射式光强调制光纤传感器的基本原理和发射光纤纤端出射光强场强分布假设,提出了单对光纤接收光功率的数学模型,利用LABVIEW和VB软件建立仿真系统,分析了光纤结构参数对接收光功率的影响;提出光纤探头的数学模型,分析了不同形式光纤探头的响应特性。再次,论述了反射式光强调制光纤测振传感器的设计,着重说明了光纤结构、光纤的传光原理,光纤的类型与特性、光源的选择及其驱动,以及光电探测器的选择等。接着,设计前置信号调理电路。详尽分析了电路的增益、带宽、相对误差以及噪声,完成了电路中集成运放和其它元器件的选择。随后,论述了LABVIEW环境下的信号后处理。重点说明了波形采集、数字滤波、窗函数、曲线拟合和频响函数的程序设计。最后,对反射式光强调制光纤传感器的的特性进行实验测试及量化分析,对影响传感器性能因素进行检测并提出传感器性能的改进方案。
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