法布里-珀羅光纖位移傳感器的研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，傳感器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，而光纖傳感器憑借其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)得到了十分快速的發(fā)展。光纖傳感器具有較高的靈敏度和分辨力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、體積小、可彎曲、耐高溫，能夠適應(yīng)多種環(huán)境。并廣泛應(yīng)用于對(duì)位移、加速度、壓力、聲音、振動(dòng)、溫度、應(yīng)力形變等各種物理量的測(cè)量。在眾多光纖傳感器當(dāng)中，基于F-P腔的法布里-珀羅(F-P)光纖位移傳感器是一個(gè)重要分支。本文對(duì)F-P光纖位移傳感器的工作原理、解調(diào)電路設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)與仿真的對(duì)比等

2、方面進(jìn)行了深入研究，研究?jī)?nèi)容主要包括：
　　第一，以法布里-珀羅腔為模型，以多光束干涉理論為基礎(chǔ)建模仿真。通過改變波長(zhǎng)、數(shù)值孔徑等光纖參數(shù)，來確定影響傳感器的靈敏度和線性范圍等因素。最后再確定合適的光纖以及光纖探頭，為總體方案設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　第二，對(duì)整個(gè)傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在微弱信號(hào)檢測(cè)原理和鎖相放大技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)F-P光纖位移傳感器的信號(hào)處理電路進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。光源部分電路設(shè)計(jì)包括：信號(hào)發(fā)生器模塊、信號(hào)幅值處

3、理模塊、激光器驅(qū)動(dòng)模塊、過流保護(hù)模塊以及溫度調(diào)節(jié)模塊等；信號(hào)處理部分電路設(shè)計(jì)包括：光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、微弱信號(hào)放大模塊、帶通濾波模塊、相敏檢波模塊、低通濾波模塊、零點(diǎn)調(diào)整模塊以及直流放大模塊等。
　　第三，對(duì)F-P光纖位移傳感器的數(shù)據(jù)采集傳輸部分的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，此部分以FPGA控制模塊為核心，主要包括：數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、USB數(shù)據(jù)傳輸模塊以及上位機(jī)數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)模塊。此外，還對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及 USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)饶K進(jìn)行