光纖光柵傳感關(guān)鍵技術(shù)和雙光纖光柵應(yīng)力傳感研究.pdf

1、光纖光柵及其在光纖傳感器中的廣泛而良好的應(yīng)用前景引起了人們普遍的關(guān)注，由于它自身優(yōu)良的濾波特性及信息對波長編碼的特點(diǎn)，使其成為近些年來出現(xiàn)的一種新型光子器件。光纖光柵傳感器具有不受電磁干擾、信號帶寬大、靈敏度高、易于復(fù)用、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，適于在高溫、腐蝕性或危險性環(huán)境使用等優(yōu)點(diǎn)，這種傳感器在電力系統(tǒng)、大型建筑和油井等特殊場合的安全監(jiān)測方面具有極為重要的意義。本文主要以布拉格(FBG)光纖光柵作為研究對象，對光纖布喇格光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)

2、用，傳感的解調(diào)方法開展了比較深入的研究。論文的主要內(nèi)容包括： 1、論述了近年來光纖光柵應(yīng)用于通信和傳感領(lǐng)域的研究成果，對其成柵機(jī)理作用機(jī)制及光纖光柵傳感器的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。 2、對光纖光柵傳感的關(guān)鍵技術(shù)，寫入技術(shù)和調(diào)諧技術(shù)進(jìn)行了較深入系統(tǒng)的研究和分析。 3、深入研究了耦合模理論、光纖光柵布喇格條件及其反射譜公式。由布喇格條件出發(fā)，著重分析了溫度和應(yīng)力導(dǎo)致的反射波長變化，推導(dǎo)了受均勻壓力作用時，其波長隨壓力變化的公

3、式。實(shí)驗(yàn)研究了應(yīng)力和溫度對光纖光柵反射波長的影響。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論結(jié)果。 4、對光纖光柵傳感器的應(yīng)力和溫度交叉敏感問題及同時測量技術(shù)進(jìn)行了研究，理論上推導(dǎo)出光纖光柵法布里一泊羅腔結(jié)構(gòu)的輸出光強(qiáng)隨反射波長的變化。提出并論證了一種雙光纖布喇格光柵溫度不敏感的應(yīng)力雙傳感方案。在同一根光纖上寫入間隔一定距離的兩個完全一樣的布拉格光纖光柵，形成一個光纖光柵法布里－泊羅腔結(jié)構(gòu)，其中參考光柵只受溫度的影響，測量光柵同時受溫度和應(yīng)力的影響，在應(yīng)力

4、的影響下測量光柵的反射波長發(fā)生變化從而導(dǎo)致雙光纖光柵的反射光的干涉強(qiáng)度發(fā)生改變，但溫度變化并不影響反射光強(qiáng)的變化，通過測量反射光中的干涉光強(qiáng)度隨波長的變化，就可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償應(yīng)力的參數(shù)的測量。 5、研究了目前光纖光柵傳感信號解調(diào)系統(tǒng)主要面臨的技術(shù)問題?？偨Y(jié)了現(xiàn)有的光纖光柵傳感系統(tǒng)中的解調(diào)方法，比較了其優(yōu)劣。在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)設(shè)計了一種基于螺旋微進(jìn)器的匹配FBG傳感解調(diào)方案，進(jìn)行了理論推導(dǎo)，給出了加載線性信號情況下解調(diào)信號的理論表達(dá)