低反射率FBG傳感系統(tǒng)及其與光纖干涉儀的復(fù)用.pdf

1、在科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，光電技術(shù)、信息技術(shù)在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的作用越來(lái)越重要。其中,光電技術(shù)中的光纖通信和光纖傳感越來(lái)越受到人們的密切關(guān)注，本課題主要研究光纖傳感系統(tǒng)。相比電子傳感器，光纖傳感器[1,2]具有抗電磁干擾非常強(qiáng)、絕緣性也非常好、易為各種光探測(cè)器接收等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用極為廣泛，包括大型結(jié)構(gòu)、電力、航空、安防、地質(zhì)、交通、石化、軍事等領(lǐng)域。根據(jù)不同的需要,它也由單點(diǎn)檢測(cè)發(fā)展成為多點(diǎn)和分布式檢測(cè)[3]。本文主要研究低反射率光纖布拉格光

2、柵(FBG)傳感系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上討論了低反射率FBG傳感系統(tǒng)與光纖干涉儀的復(fù)用。
　　首先，本文分析了各種常見(jiàn)的光纖傳感系統(tǒng)的技術(shù)路線，包括準(zhǔn)分布式光纖傳感系統(tǒng)、基于干涉儀的分布式光纖傳感系統(tǒng)[3,4,5,6]以及基于OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)。在準(zhǔn)分布式光纖傳感系統(tǒng)中主要討論了FBG傳感系統(tǒng)的應(yīng)用、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。然后又分析討論了最基本的三種光纖干涉儀的原理和結(jié)構(gòu)，包括Mach-Zehnder干涉儀、光纖Michelson干涉

3、儀以及光纖Sagnac干涉儀。最后簡(jiǎn)單介紹了基于光時(shí)域反射(OTDR)的分布式光纖傳感系統(tǒng)的分類和原理。
　　然后，本文分析了FBG傳感器及其傳感系統(tǒng)的工作原理，包括FBG的應(yīng)變特性和溫度特性，并介紹了FBG的各種解調(diào)技術(shù)和復(fù)用技術(shù)。在此基礎(chǔ)上深入分析了影響FBG傳感系統(tǒng)容量的因素，并對(duì)系統(tǒng)容量進(jìn)行了仿真。根據(jù)仿真結(jié)果，搭建了基于時(shí)分復(fù)用和窄波長(zhǎng)掃描激光的低反射率FBG光纖傳感系統(tǒng)。該方案大大提高了FBG傳感系統(tǒng)的容量和距離，實(shí)現(xiàn)

4、了多傳感點(diǎn)的參量測(cè)量。
　　最后，研究了低反射率FBG傳感系統(tǒng)與光纖干涉儀的復(fù)用。首先討論了基于波長(zhǎng)掃描的白光干涉技術(shù)的原理，并采用LabView[7]對(duì)傅里葉解調(diào)方法[8,9]進(jìn)行仿真。作為對(duì)比，本文還重點(diǎn)討論了基于3×3耦合器解調(diào)技術(shù)及其原理[10-17]，并采用MatLab對(duì)解調(diào)方法進(jìn)行仿真。之后，又搭建了基于寬波長(zhǎng)掃描激光的FBG傳感系統(tǒng)與光纖干涉儀復(fù)用的傳感系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，我們采用白光干涉技術(shù)對(duì)干涉信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，采用波