光纤光栅传感器解调技术研究.pdf

1
光纤光栅传感器解调技术研究（1）边缘滤波法
边缘滤波法是利用特定滤波器将 FBG 传感器反射信号光波长的变化转化为强度变化的
方法。这种解调方法可以用高折射环行镜[4]和波分耦合器（WDC）[5]分别来实现。
高折射环形镜边缘滤波法如图 2 所示，其基本原理是利用环形镜滤波器的双光束干涉原
理使其透射光谱函数为正弦函数，用透射谱的线性段作为边缘滤波器进行解调。高折射环形
镜的作用是利用环形镜透射光谱和反射光谱的线性段与布拉格反射光进行卷积。当布拉格光
纤光栅传感器的反射峰随着待测物理量的变化出现漂移时，由于受到边缘滤波器的调制，反
射峰的强度产生变化，这种变化可以通过光电接收装置检测，通过数据处理算出反射峰的漂
移，可得到待测物理量的信息，达到解调制的目的。此系统进行静态和动态应变的测量，其
分辨率分别能达到 2. 12με 和 77 nε/ Hz，还可以进行比较高速的解调。



图 2 高折射环形镜边缘滤波法 图 3 波分耦合器边缘滤波法

- 2 -
利用波分耦合器的特殊传输特性也可以来测量光纤光栅的波长变化。波分耦合器在
1520～1580nm 的波长范围内，耦合器的效率与波长基本呈线性关系，因而可以利用该特性
来测量波长的变化。光纤布拉格光栅的反射光直接连接到波分耦合器的输入端，波分耦合器
的两输出经光电转换后再计算输出。输出 P1 与 P2 之差与之和的比值作为输出,以克服光强
的影响。如图 3 所示。该方法结构简单、性价比较高。
(2) 匹配光纤光栅滤波法
匹配光栅法是选用一个与传感光栅 FBG1 参数相同的光纤光栅(即匹配光栅)FBG2 作
为检测光栅，FBG1 反射信号为检测光纤光栅 FBG2 输入信号，通过驱动元件调谐 FBG2
跟踪测量 FBG1 的波长变化然后通过测量驱动元件的驱动信号来获得被测量。这类方法基本
上可以分为两大类：光纤光栅扫描滤波法(也叫匹配滤波法)和单点(或多点)匹配 FBG 滤波解
调法。其工作方式分为反射式和透射式。反射式即信号光经过传感光栅