基于FMCW/WDM混合复用技术的光纤光栅传感网络研究

【摘要】：光纤布拉格光栅(FBG)许多独特的优点，使其在光纤传感及光纤通信领域的应用前景十分广阔。通过复用技术能够形成分布式传感网络，从而实现多点测量是FBG作为传感元件突出的优点，因此当前国内外研究FBG传感器的热点在于解调和复用技术。 分析了FBG传感器的传感机理，简要地介绍了几种比较常见的FBG传感器的解调及其复用技术。理论上详细分析了调频连续波(FMCW)复用技术的基本原理，及基于调频连续波/波分(FMCW/WDM)混合复用技术构成分布式FBG传感网络的具体方案。 应用MATLAB软件对解调系统的基本原理进行仿真研究。利用MATLAB/SIMULINK软件建立了基于FMCW复用技术进行地址查询的仿真模型，分析了光栅位置信息、扫描时间及扫描频率范围对FMCW复用系统频谱信号的影响。 基于可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器搭建了FBG传感解调系统，进行温度传感实验研究。用任意波形发生器、光强调制器、乘法器电路及锁相放大器构建FMCW复用系统，距离分辨率约为10m，对不同距离的FBG传感器进行寻址实验，实验结果和理论计算基本相符，此系统可用于分布式FBG传感网络的地址查询。最后给出了系统的温度补偿方案，减小外界温度变化对测量系统的影响；还提出了系统的改进方案来提高系统的测量精度及智能化程度。