白光F-P光纤传感器调制解调技术的研究

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本文利用白光干涉的原理设计了Fabry-Perot光纤传感器调制解调系统。它具有成本低、稳定性高、分辨能力强和良好的抗干扰能力等特点。可实现产品化,有广泛的应用前景。本文对白光干涉应变测量的工作原理进行了理论分析,基于Fabry-Perot腔白光干涉原理和光谱仪原理设计了光纤传感器的调制解调系统。整个系统主要由光路与光电转换电路两部分组成。光路部分包括光纤传感器、光纤、光源、光纤耦合器以及设计的解调光路部分。光电转换部分主要元件为线阵CCD,包括CCD的驱动电路及CCD的接口电路。设计并制作了能够将光纤中的光进行波长解调的光路系统。在系统设计中,采用了平面反射光栅作为色散的元件,减少了光能的损失,并对组成光路部分的元器件进行了优化选择。光电转换系统中主要进行了线阵CCD时序脉冲驱动电路及CCD接口电路的设计。在设计过程中,采用了一种复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计线阵CCD驱动脉冲电路的新方法,只对器件进行重新编程,在不改变任何硬件的情况下,就可以实现驱动器的更新换代,非常适合线阵CCD脉冲产生电路的设计研究,具有高集成度、高可靠性、开发时间短、投资少等优点。本文的重点是设计F-P光纤传感器的调制解调系统。实验内容包括光纤传感器的温度特性和应变特性实验。实验结果表明,由于精心设计、合理的工艺制作使所设计的光纤传感器具有良好的线性应变特性,并且具有灵敏度大、稳定性高、抗干扰能力强等特点,可实现产品化,有着广泛的应用前景。本文最后指出了调制解调系统和光纤传感器存在的问题和进一步研究的方向和措施。
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