分布式光纤bragg光栅传感器解调技术研究.pdf

大连理工大学
硕士学位论文
分布式光纤Bragg光栅传感器解调技术的研究
姓名:李宏
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:闫卫平
20091201
摘要光纤庹ひ云涮寤⒖沟绱鸥扇拧⒈阌诟从玫榷捞氐挠攀疲还惴河τ到传感领域。采用信号复用技术将光纤光栅分布于待监测环境之中,构成分布式光纤光栅传感系统,可以对环境进行立体、实时监控。快速准确地对分布式传感信号进行解调,是系统设计的关键问题之一。由于传统解调系统绻馄滓欠体积庞大,造价昂贵,无法广泛应用到工程实践中。因此,如何实现分布式光纤庹そ獾飨统的高精度、低成本、便于工程现场使用,成为该领域研究热点之一。本文提出一种基于匹配滤波法的分布式光纤庹ごǜ衅鹘獾鞣桨浮8孟低骋串联光纤庹つD夥植际酱ǜ型纾冒沧霸诘惹慷刃哿荷系拇Fヅ涔庹作为匹配解调器件,:诵目刂破鳎通过控制精密电动位移台的运动,驱动等强度悬臂梁对匹配光栅施加应力,使其与传感光栅相匹配,获取有效传感光信号,然后利用光电二极管实现光电信号转换,并交由信号采集电路以及核心处理器进行信号解调运算,从而实现对传感光栅所处环境参量温度,应变等募觳狻1疚纳杓频目刂葡低嘲ㄏ低车缭础⒅骺刂频缏贰⑿藕挪杉路、允窘涌凇T赑松杓屏朔植际焦庀薆光栅解调系统应用程序,该应用程序通过串口与主控制板完成信息交互,实现了解调系统的端控制、数据处理、关键词:分布式光纤庹ぃ唤獾鳎坏缍灰铺ǎ坏惹慷刃哿海籄系统性能评测等功能。大连理搜妒垦宦畚
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日期:耳年—臣月—三日作者签名:——』耋互基————一大连理工大学学位论文独创性声明佥盔盍左红旦輌馓梭质⒛ɡ鸬骼颈寰作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容和致谢的地方外,本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目:一
日期:晟显碌┤塑盈年耲之日大连理工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定,在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学,允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名:导师签名:日期:人连理工大学硕士学位论文
绪论课题的提出光纤光栅传感器特点及其应用传感器技术是当今世界迅速发展起来的令人瞩目的新兴技术之一,它与通信技术、计算机技术并称为信息技术三大支柱产业,是衡量当代科技发展进程的一个重要标志。目前,世界各国争相发展高精尖传感器技术,并已将部分研究成果应用到航空航天,工业生产,国民生活等领域。传统电类传感器所面对的技术瓶颈日益凸显,而光纤制造技术和光纤通信技术却日渐成熟,人们逐渐将目光投向新型光类传感器的开发,光纤光栅以其诸多优势成为光类传感器研究焦点之一。光纤光栅是一种刻蚀于光导纤维之上的径向折射率以某种规律变化的无源光子器件。除具有光纤的优点之外,它还具有特定的滤波特性,即不同类型的光纤光栅具有不同的滤波特性,而且对不同环境参量具有不同的响应灵敏度,这一特性实现了光纤光栅传感信号的波长自编码。此外,可以在一根光纤上写入多个光栅,结合信号复用技术,光纤光栅传感器可实现分布式传感测量【。光纤光栅传感器的传感本质是,通过外界环境参量Ρ洹⒂αΑ⑽露鹊来调制光纤光栅布拉格波长,即把待测信息转移到便于测量的信息载体之上,属波长调制型光纤传感器。当待测环境参量变化时,光纤光栅的布拉格波长将会发生偏移,导致光纤光栅反射光信号的中心波长蛲干涔庑藕挪ǔ发生相应偏移,具体偏移量取决于外界环境参量的类型和大小。通过对波长偏移量的检测即可再现外界环境参量的大小【。如何高精度地测量光纤光栅的波长偏移量,是光纤光栅传感解调系统的关键所在。传统上基于光谱仪、带有色散元件的讲馄骰虻ド堑壬璞傅慕獾飨低吃旒鄹撸体积大,不易携带,不宜在工程现场使用,更重要的是它们无法直接输出对应于波长变化的电信号,这对测量结果的记录、存储、显示是极为不利的,更无法实现基于电信号反馈的解调过程自动控制【欢ぁR虼耍究翁庋芯烤哂懈吡槊舳取⒉僮骷虻ァ⒓鄹竦土适合工程现场使用的便携式分布式光纤光栅传感器解调技术。庀斯庹ごǜ衅鞯奶氐年,【浚状卧诓粽喙庀酥欣米げǜ缮法制成了世界上第一条永久性的、可实现反向模式间耦合的光纤光栅庀瞬祭窆栅9庀斯庹な且恢窒诵窘橹收凵渎食侍