具有温度补偿功能的光纤光栅匹配解调系统的研究

摘要

光纤布喇格光栅（FBG）传感器以其优异的抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、小巧等特点，在光纤传感及光纤通信领域有着广泛应用。FBG传感器是光纤传感领域的一个研究热点，而FBG传感信号解调技术又是FBG传感技术研究的重点。FBG将被测信息的变化转变为反射谱的移动，利用高精度光谱分析仪可实现反射波长微小位移的精确测量。但是高精度光谱分析仪体积庞大、价格昂贵，很难用于实际工程中。因此要研究一种较高精度、低成本的FBG解调方法。 本文在分析国内外研究现状的基础上，分析了基于光纤光栅匹配法的反射式解调系统。通过计算机仿真光纤光栅匹配解调系统的实测特性与系统理论特性有较好的一致性；通过系统动态特性测试的实验，得出系统具有良好的稳定性和动态特性。 本文设计的基于光纤光栅匹配解调的FBG温度自动跟踪动态测量系统，可防止传感光栅受环境温度影响使系统静态工作点移动，保证系统动态测量范围较大。将匹配光栅粘贴在压电陶瓷（PZT）上，给PZT加一定电压后，匹配光栅的中心波长发生移动，当系统输出电压达到最大值时，匹配光栅与传感光栅的中心波长相匹配。系统以输出电压最大值与最小值和的1/2作为最佳静态工作点，进行动态测量时，静态工作点就保持在最佳静态工作点附近。计算机对采集数据进行处理，通过并口通信对PZT驱动电源进行控制。温控箱从22℃上升到33℃的过程中，即使是在温度变化较快时，系统静态工作点的偏差最大只有70mV。因此，这个系统能够消除环境温度对传感光栅的影响，避免系统输出信号产生失真。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2光纤光栅解调技术的研究现状

1.3主要内容

第2章光纤光栅的传感原理及在传感方面的应用

2.1光纤光栅传感的基本原理

2.2光纤光栅的温度、应变和压力特性

2.2.1光纤光栅的温度特性

2.2.2光纤光栅的应变特性

2.2.3光纤光栅的压力特性

2.3光纤光栅在传感方面的应用

2.4本章小结

第3章光纤光栅匹配解调技术

3.1单光纤光栅匹配解调技术

3.1.1解调原理

3.1.2仿真

3.2双光纤光栅匹配解调技术

3.2.1解调原理

3.2.2仿真

3.3光纤光栅匹配解调系统实验研究

3.3.1光纤光栅匹配解调系统的组成

3.3.2光纤光栅匹配解调系统的定标

3.3.3光纤光栅匹配解调系统动态特性测试

3.4本章小结

第4章光纤光栅静态工作点自动跟踪系统

4.1实验系统

4.2实验原理

4.3实验研究

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢