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光纤布喇格光栅传感器研究及信号调理电路设计

陈柳柳  
【摘要】: 光纤光栅是近年来国内外着力研究、探索其机理并扩展其应用的一种新型的全光纤无源器件,光纤布喇格光栅(fiber bragg grating, FBG)传感器是用FBG做敏感元件的功能型光纤传感器,可用于直接传感温度和应变以及间接测量其他物理量和化学量。由于它具有重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰、探头尺寸小、易与光纤耦合、易于构成传感网络等其它传感器无法比拟的优点,使得光纤布喇格光栅传感器及其系统近年来在各个领域得到广泛应用。 本文从理论及方法上分析讨论了FBG的测量原理,研究了波长解调技术及其实现方法,设计了一种FBG解调系统;完成了光电系统中有关接口电路模块的设计,制作并调试成功可调谐滤波器扫描电路和FBG反射光的微弱信号放大电路,实现了整个FBG光电传感系统的连接和调试。设计了一种金属基片封装结构的增敏式温度传感器,通过有限元分析的方法研究其在拉伸、弯曲、扭转等外力作用下的应变情况,分析了应变对增敏式温度传感器的耦合影响。在此基础上对管装裸光栅温度传感器和金属基片式温度传感器分别进行实验和标定,测试了静态温度特性和动态温度特性,对其性能进行分析。


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