光纖法珀傳感器非掃描式相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、相對其他光纖傳感器而言，光纖法珀傳感器具有體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、不受電磁場干擾、能進行遠(yuǎn)程信號處理以及可以復(fù)用等優(yōu)點，是最早應(yīng)用于實際工程中的光纖傳感器之一。然而早期實際應(yīng)用的解調(diào)系統(tǒng)性價比低。而非掃描式相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)具有成本低、精度高的優(yōu)點正成為目前研究的熱點。國外雖然對非掃描式相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)開發(fā)已經(jīng)非常成熟，但存在著技術(shù)壟斷、售價高昂的缺點。因此，走自主研發(fā)之路研制一種低成本、高精度的非掃描式相關(guān)解調(diào)裝置具有重要的意義。

2、本文首先分析了光纖法珀傳感器的非掃描式相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)原理，論證了用光楔來解調(diào)光纖法珀傳感器在理論上的正確性。得出了在寬帶光源入射條件下，當(dāng)傳感器腔長大于1微米時，可以利用光楔來解調(diào)光纖法珀傳感器腔長的結(jié)論。 然后對非掃描式相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)進行設(shè)計，設(shè)計工作包括光學(xué)結(jié)構(gòu)部分、硬件電路部分和軟件部分等方面。光學(xué)部分的設(shè)計主要包括對光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，光學(xué)各器件的參數(shù)要求、設(shè)計以及光學(xué)器件的調(diào)整等。著重對光楔的粘接工藝、光路最小化以及光學(xué)暗盒的設(shè)計

3、進行論述。電路部分的設(shè)計主要對CCD線陣輸出的信號進行處理，使解調(diào)系統(tǒng)能夠獲得更高的分辯率。設(shè)計的電路包括CCD驅(qū)動電路、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路和串行通信電路。軟件部分的設(shè)計包括CCD驅(qū)動信號的軟件設(shè)計、數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計和下位機軟件設(shè)計。 最后，對解調(diào)系統(tǒng)進行了標(biāo)定實驗，并通過兩個不同腔長的傳感器進行了連續(xù)拉伸、卸載實驗。實驗結(jié)果表明，該解調(diào)系統(tǒng)可以達(dá)到0.1μm的解調(diào)精度，相關(guān)系數(shù)大于0.99，達(dá)到了低成本、高精度的設(shè)計要