光纖光柵振動(dòng)傳感系統(tǒng)及其應(yīng)用.pdf

1、光纖布拉格光柵(FBG)是近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無(wú)源器件之一。光纖光柵對(duì)特定波長(zhǎng)的光具有反射作用，反射光波的峰值波長(zhǎng)隨著溫度、應(yīng)力等物理量的變化而變化，并具有優(yōu)良的溫度和應(yīng)變響應(yīng)特性；因此，光纖光柵在傳感領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 FBG傳感器是以光纖為載體實(shí)現(xiàn)物理量的測(cè)量和傳輸?shù)男滦蛡鞲衅鳌Ｋ哂心蛪焊?、抗電磁?chǎng)干擾、絕緣性好、體積小、重量輕、對(duì)環(huán)境變化不敏感，信噪比和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，并可同時(shí)作為傳感元件和傳輸媒介，容易實(shí)現(xiàn)分布

2、式測(cè)量，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。但光纖光柵傳感技術(shù)是近幾年才出現(xiàn)的一種新興傳感技術(shù)，許多方面還需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。 本文綜述了近年來(lái)FBG的研究成果，從光纖光柵的理論模型入手，圍繞FBG的成柵機(jī)理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等對(duì)FBG的光學(xué)特性、匹配光柵解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了具體分析，主要在FBG的振動(dòng)傳感原理、波長(zhǎng)解調(diào)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理以及傳感器測(cè)量系統(tǒng)等方面進(jìn)行了一定的研究。利用光纖光柵振動(dòng)傳感機(jī)理，從匹配光柵解調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成的角度提出了FBG振動(dòng)傳感和波長(zhǎng)

3、解調(diào)的研究方案，為光纖光柵振動(dòng)傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量奠定了一定的理論基礎(chǔ)，對(duì)光纖光柵振動(dòng)傳感器的分析和應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．簡(jiǎn)要分析了FBG傳感技術(shù)的基本原理、傳感特性。對(duì)現(xiàn)有較為成熟和常見(jiàn)的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)方法進(jìn)行總結(jié)。 2．利用耦合模理論推導(dǎo)了光纖光柵反射和透射譜的數(shù)學(xué)模型以及其反射峰半波帶寬的表達(dá)式，以及光柵參數(shù)對(duì)其反射特性的影響。 3．根據(jù)光纖光柵反射光信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)光電二極

4、管進(jìn)行選型并設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路。根據(jù)光電二極管的特性分析了光電二極管轉(zhuǎn)換的光功率與中心波長(zhǎng)的關(guān)系及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的靈敏度。 4．使用VC語(yǔ)言編程對(duì)ADLINK公司的DAQ2005數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行初始化，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理功能，測(cè)試該數(shù)據(jù)采集卡的精度能符合實(shí)驗(yàn)要求。 5．設(shè)計(jì)搭建光纖光柵振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)進(jìn)行了理論上的模擬和計(jì)算，利用反卷積理論進(jìn)行仿真分析。 6．根據(jù)單點(diǎn)的FBG振動(dòng)傳感解調(diào)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采