提高光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)測量精度的方法研究.pdf

1、光纖布喇格光柵(FBG)是國際上新興的一種在光纖通訊、光纖傳感等光電子處理領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景的基礎(chǔ)性光纖器件。當(dāng)前FBG的制作與應(yīng)用研究成為世界各國光纖技術(shù)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。作為傳感元件，光纖光柵將被感測信息轉(zhuǎn)化為其反射波長的移動，即波長編碼，因而不受光源功率波動和系統(tǒng)損耗的影響。另外，光纖光柵具有可靠性好、抗電磁干擾、抗腐蝕等特點(diǎn)，易于將多個光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列，實(shí)現(xiàn)分布式傳感，這是其他傳感元件所不及的。FBG傳

2、感器的關(guān)鍵就在于精確的檢測Bragg反射波長的微小移動，即對波長編碼信號進(jìn)行解調(diào)。利用高精度的光譜分析儀可以達(dá)到這一目的，但由于其體積龐大，價格昂貴，很難用于實(shí)際應(yīng)用中。開發(fā)出高精度、低成本的FBG解調(diào)器是將FBG傳感器產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。目前國內(nèi)不少部門和研究單位對其解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了很多研究，但是大多數(shù)處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，離實(shí)用化，工程化，產(chǎn)品化的標(biāo)準(zhǔn)還有相當(dāng)距離。 本文對提高光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)測量精度的方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容包

3、括：三種分別基于不同的解調(diào)技術(shù)的高精度解調(diào)方案；兩種典型的應(yīng)用于光纖布喇格光柵傳感解調(diào)計算機(jī)信息處理系統(tǒng)；一種新的能有效提高光纖光柵傳感解調(diào)精度的擬合曲線算法。 首先對光纖光柵傳感器的特點(diǎn)進(jìn)行了總體概括，并回顧了光纖光柵傳感器以及光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)的發(fā)展歷程。指出光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)是光纖光柵應(yīng)用于傳感技術(shù)的關(guān)鍵。 而后，全文圍繞“提高光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)測量精度”展開研究。第2章分析介紹了三種分別基于干涉檢測技術(shù)、濾波解

4、調(diào)制技術(shù)和可調(diào)諧光源解調(diào)制技術(shù)的高精度解調(diào)系統(tǒng)，其波長分辨率均小于10pm，甚至達(dá)到1pm。 第3章進(jìn)一步地詳細(xì)闡述了兩種應(yīng)用于光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)的計算機(jī)信息處理系統(tǒng)：基于DSP技術(shù)的計算機(jī)信息處理系統(tǒng)和基于嵌入式技術(shù)的計算機(jī)信息處理系統(tǒng)。 第4章再進(jìn)一步研究有關(guān)傳感數(shù)據(jù)的計算問題：提出了一種基于拉格朗日公式的擬合曲線算法。此算法利用一元二次近似的拉格朗日曲線公式為基礎(chǔ)，并在公式中人為的引入反饋量用以對曲線進(jìn)行微調(diào)，實(shí)