论文部分内容阅读
以光纤技术为基础发展起来的光纤无源及有源器件一直是全世界学者研究的重点,也是相关行业各公司新技术新产品的研发核心。光纤布拉格光栅便是其中一个典型的应用器件,它是一种可以将外界多种环境参量转换成光栅的布拉格反射中心波长信息变化量的器件。其优势在于有效避免了多种外界不稳定因素的影响,并降低了传统传感器使用时受到的电磁干扰,同时以其优异的低成本效应,被越来越多的行业探索使用。在传感解调系统中,最为关键的技术是如何准确并稳定的解调出布拉格反射波长变化以实现对外界环境参量的传感,这也是本文的研究重点。本文从基本的模式耦合原理入手,推导出光纤光栅的温度及应力传感模型,然后对比了现有解调方法的优劣势,选择使用目前应用最为广泛的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot)滤波法进行解调。但是由于光纤法布里-珀罗滤波器调谐时存在蠕动、磁滞和非线性特性,严重影响解调系统的精度与稳定性。为了解决该问题,本文结合光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot)标准具提出了一种基于频谱分区的解调方案,使用标准具动态校准滤波器的波长读取值,很好的消除了由滤波器调谐的温漂和蠕动引起的测量误差;同时利用ASE光源特性进行频谱分区解调,大大降低了滤波器调谐时非线性的影响,使得解调系统具有很高的解调精度和很好的稳定性。为了实现系统的性能,设计与制作了以DSP2812为核心的高速硬件控制与采集电路,并结合LabVIEW和Matlab设计了计算机端的数据处理程序与整个系统的交互界面,丰富了系统功能,简化了操作难度。最后对该系统的性能进行了测试,并对系统可能存在的误差进行了分析,实验结果表明本文所设计的系统稳定性为0.97pm,分辨率达到了0.33pm,温度解调误差为0.03-0.13。C,线性度为0.9999,相对于传统滤波器法,本系统的温度解调精度和稳定性均得到了很大提升。验证了本系统能够应用到实际中进行温度的实时监控。