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光纤Bragg光栅复用解调系统研究

曹平  
【摘要】:光纤Bragg光栅(Fiber Bragg grating FBG)作为传感器,具有灵敏度高、抗电磁干扰、安全可靠、可以测量不同物理参量等优点,引起了普遍的重视。为了实现多点、分布式信号传感测量,人们提出基于波分、时分、空分复用技术的多种复用方案。这些复用技术中,波分复用和空分复用相结合的复用技术具有较高的精度,但是解调速度慢。本文提出了基于倾斜光栅的FBG复用解调系统,只对波长变化的FBG解调,优化了解调规则,提高了解调速度。具体内容包括: 首先,介绍了光纤光栅的分析方法,并利用耦合模理论和转移矩阵法对光纤光栅进行仿真。研究了FBG的温度、应变传感模型,并分析了常用的FBG解调方案。 其次,设计了基于倾斜光栅的FBG复用解调系统,分析了系统中关键器件的性能和工作原理。研究了光纤F-P可调谐滤波器的特性,并采用梳状滤波器对其进行非线性标定。提出采用经验模态分解(Empirical mode decomposition EMD )方法对FBG反射谱进行消噪处理,并对EMD方法进行理论研究。 最后,对光纤F-P可调谐滤波器标定系统进行实验研究,得到透射波长和驱动电压之间的关系曲线。对EMD方法的滤波效果进行了仿真研究,并通过实验验证EMD方法对提高系统测量精度的作用。利用所设计的系统分别进行温度、应变传感实验,实验表明实验值和理论值相吻合。与传统复用系统进行解调等待时间比较,验证了所设计系统的可行性。


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