基于Sagnac干涉儀的新型波長解調(diào)光纖傳感器.pdf

1、本文介紹了基于Sagnac干涉儀的新型波長解調(diào)光纖傳感器。眾所周知，Mach-Zehnder干涉儀經(jīng)常被用來制作傳感器使用。這種傳感器具有高靈敏性的特點(diǎn)，但是其非常容易被外界的因素所干擾。基于這個(gè)缺點(diǎn)，我們想用Sagnac干涉儀代替Mach-Zehnder干涉儀。Sagnac干涉儀最大的特點(diǎn)就是兩束光分別沿方向相反的閉合光路傳播，這就使得光波始終處在相同的環(huán)境中，這樣就能很好的屏蔽外界環(huán)境對(duì)光路的影響，我們稱這一特性叫做互易性。這個(gè)特性

2、使其能夠消除在使用M-Z等干涉儀測(cè)量時(shí)，由于環(huán)境溫度所造成的不穩(wěn)定因素的影響。因而，將光纖Sagnac干涉型傳感器設(shè)計(jì)用于對(duì)外界振動(dòng)源的測(cè)量時(shí)，能夠克服M-Z的不穩(wěn)定性。Sagnac干涉儀具有抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)h(huán)境中的干擾信號(hào)相互抵消，但也正是這一優(yōu)點(diǎn)的存在，在信號(hào)相互抵消的過程中需要傳感的信號(hào)也被抵消了，使得Sagnac干涉儀不能作為傳感器來使用。為了結(jié)合Sagnac干涉儀和M-Z干涉儀的優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)赟agnac干涉儀原有的基

3、礎(chǔ)上添加了兩個(gè)重要的裝置：一個(gè)是相位壓縮裝置，另一個(gè)是雙折射光纖。 相位壓縮裝置是在系統(tǒng)中添加一個(gè)相位調(diào)制器(這里用PZT來實(shí)現(xiàn))和一段延時(shí)光纖。通過推導(dǎo)計(jì)算，不難發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)能夠很好的壓縮相位，大大擴(kuò)展了測(cè)量的范圍，使相位和傳感量之間形成線形關(guān)系，擴(kuò)展了Sagnac干涉儀的使用范圍。將雙折射光纖接入系統(tǒng)中，兩束光波將被分解成兩個(gè)正交的偏振光，即e光和o光。最終e光和o光將有一個(gè)相位差△φ。正是因?yàn)榫邆淞诉@個(gè)相位差，使得Sagn

4、ac干涉儀可以作為一個(gè)傳感器使用了。 在數(shù)據(jù)處理部分，本文主要介紹了基于CA3130的放大電路，基于ADC0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換和偉福S51單片機(jī)-P87C52(Philips)單片機(jī)的原理和應(yīng)用。電路部分的作用是把光路輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并放大和量化，測(cè)量有用值，利用推導(dǎo)得的公式，分析計(jì)算出波長，實(shí)現(xiàn)了對(duì)波長的解調(diào)，達(dá)到傳感目的。 在文章的最后部分，我們又介紹了一種新型的波長解調(diào)技術(shù)——計(jì)數(shù)波長解調(diào)。通過對(duì)計(jì)數(shù)解調(diào)的理論