光纖Bragg光柵振動檢測系統(tǒng)的設(shè)計與應用.pdf

1、光纖Bragg(FBG)光柵是近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無源器件之一。光纖Bragg光柵傳感器是利用Bragg波長對溫度和應力敏感特性而制成的一種新型的光纖傳感器，可同時作為傳感元件和傳輸媒介，具有體積小、重量輕、抗電磁干擾、絕緣性好、信噪比和靈敏度高、易于實現(xiàn)分布式測量和遠距離傳輸?shù)葍?yōu)點，在橋梁健康監(jiān)測、隧道及地下工程安全監(jiān)測、石化工業(yè)和航空航天等領(lǐng)域里具有廣闊的應用前景。 本論文的主要內(nèi)容包括： 介紹了光纖光柵傳感技術(shù)

2、的研究現(xiàn)狀及其在實際應用中需要解決的幾個問題，分析了光纖Bragg光柵傳感技術(shù)的基本原理、溫度和應變傳感特性及其交叉敏感問題，并對現(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)方法進行了分析和比較。 提出并設(shè)計了一套光纖Bragg光柵振動檢測系統(tǒng)。首先介紹了光路設(shè)計部分的器件選型和工作原理，指出了幾個需要注意的問題，例如溫度對系統(tǒng)的影響，并提出了解決方案。光路部分解調(diào)的關(guān)鍵是利用泵浦波分復用器的斜邊，將光纖Bragg光柵的反射波長控制在泵浦波分復用器的斜邊

3、上，因此外界物理量導致的光纖Bragg光柵反射波長的漂移會引起系統(tǒng)輸出光強的變化，通過分析這種變化來實現(xiàn)對系統(tǒng)的解調(diào)。其次介紹了系統(tǒng)整體設(shè)計方案、各部分功能及系統(tǒng)工作原理。最后論文中對該系統(tǒng)的光電二極管、放大電路、濾波電路、數(shù)據(jù)采集模塊及LabVIEW軟件進行了參數(shù)選擇與詳細的設(shè)計，在硬件方面選用的是PHILIPS的32位ARM芯片LPC2148，其內(nèi)部包含兩個10位的A/D轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)利用USB設(shè)備控制器與上位機進行通信，將采集到的數(shù)

4、據(jù)傳送到上位機，通過LabVIEW軟件顯示出來。對系統(tǒng)進行振動測試實驗，由實驗結(jié)果證實了本系統(tǒng)的正確性，并簡要分析了系統(tǒng)各部分信號之間的關(guān)系。 根據(jù)目前光纖光柵傳感器在很多領(lǐng)域的廣泛應用，主要介紹了其在煤礦安全監(jiān)測中的應用。在簡單介紹煤礦發(fā)生災害的原因及災害形式的基礎(chǔ)上，分析了煤礦振動監(jiān)測的目的和重要性，然后將本論文所設(shè)計的光纖Bragg光柵振動檢測系統(tǒng)應用到本實驗中心建立的煤礦巷道模型中，進行振動檢測實驗，取得了良好的實驗結(jié)果