基于光纤解调仪的温度及应变传感数据处理

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光纤传感技术以其稳定性强、精度高、抗电磁干扰能力出众、安全性出色等优点,在近年来成为传感领域的研究热点,受到科研工作者的广泛关注和开发。光纤温度传感和光纤振动传感是光纤传感技术的两个重要研究领域,是人们日常生活和工业生产中非常重要的技术,其传感结果的准确性和稳定性对正常有序的生产生活有着重要意义。光纤解调仪作为光纤传感系统中负责解调传输信号的关键仪器,直接决定了传感结果的精确程度。目前已经有各种采用不同解调原理的光纤解调仪,但都存在着解调精度欠缺、数据处理不便、人机交互不够友好等缺点。本论文针对上述问题,将光纤解调仪的数据处理程序二次开发的工作结合到具体的温度传感和振动传感应用中。取得的科研成果可归纳为以下三点:(1)设计出一个可以实现波长实时读取、数据保存回放、传感物理量图形化显示和频域分析等功能的光纤解调仪数据处理程序。本文通过对SAI工业级光纤解调仪数据传输特性的分析,利用Lab VIEW开发平台对其数据处理程序进行了二次开发,设计出一个完整的传感数据实时分析软件。经实验验证,优化设计后的解调仪数据处理程序可以满足实际传感的需求,提高了解调精度,具有很高的应用价值。(2)基于光纤解调仪和SMS滤波器有源环形腔相结合的光纤温度传感系统研究:针对温度传感领域的实际应用需要,本文搭建了基于SMS滤波器有源环形腔的温度测量系统,通过仿真分析传输特性设计出理想腔长的传感结构,并将其与光纤解调仪数据处理程序相结合,最终实现了30℃-310℃的高精度温度测量。经实验验证,该系统升温过程中测得的温度响应度约为11.0pm/℃,线性度达到0.9997;降温过程温度响应度约为10.8pm/℃,线性度0.9987。(3)基于光纤解调仪和SMS滤波器有源环形腔相结合的光纤振动传感系统研究:针对振动传感领域的实际应用需要,本文搭建了基于SMS滤波器有源环形腔的振动测量系统。通过将光纤解调仪数据处理程序与传感系统相结合,对于10Hz-400Hz范围内的振动单一频率实现了提取,有效抑制了倍频信号的影响。系统的振动响应度为0.3pm/℃,线性度为0.9675。
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