基于可调谐滤波器的光纤光栅传感解调技术研究

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光纤光栅传感技术的快速发展,对传感解调系统提出了很高的要求。目前传感系统的数据量越来越庞大,这就要求传感解调系统具有很高的解调速度、解调精度、稳定性和较低的工程应用成本。为了使光纤光栅传感系统能够适应各种苛刻的工程应用环境,就必须不断深入研究和改进光纤光栅传感解调系统。   本文首先通过应变测量实验研究了光纤光栅的应变传感特性,并设计了一种基于参考光纤光栅的光纤光栅应变传感的温度补偿方案,补偿后使光纤光栅的温度灵敏度降低到了0.56pm/℃。接着,通过实验研究了波分复用光纤光栅传感阵列的特性,由光栅阵列的多点应变实验分析了光栅传感信号的最大传感测量距离,得出本传感实验系统的最大传感测量距离为23km。根据传感解调系统中对相邻光栅的反射中心波长无串扰的条件,给出了一种基于波分复用的光栅传感系统最大复用能力的通用计算方法,得出文中实验系统的最大复用数为28。   在深入分析分布式光纤光栅传感网络的复用和波长解调技术的基础上,设计了一种基于可调谐F-P(Fabry-Perot)滤波器的动态传感解调方案。基于光纤光栅传感系统中光信号的特点,设计了传感解调系统中的光电检测电路和信号采集电路,并对设计电路进行了模型仿真,验证了检测电路的可行性,通过对实际电路的测试,说明了设计的光电检测电路可用于光纤光栅传感中光信号的检测。最后通过LabVIEW编写Ⅵ程序,采用计算机通过硬件接口控制光可调谐滤波器,使其对固定波长范围扫描,由采集电路对光电转换后的信号进行采集,统一发送到计算机中分析处理,得到传感光栅的反射波长,并可最终获得应变量。   利用设计的光电检测电路、数据采集电路、信号分析处理软件和可调谐滤波器搭建了完整的光纤光栅传感系统,进行了动态传感解调实验,得到的结果和用光谱分析仪测得的结果基本一致,验证了设计方案的可行性和正确性。
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