光纖光柵振動傳感系統(tǒng)及其應用.pdf

1、光纖布拉格光柵(FBG)是近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無源器件之一。光纖光柵對特定波長的光具有反射作用，反射光波的峰值波長隨著溫度、應力等物理量的變化而變化，并具有優(yōu)良的溫度和應變響應特性；因此，光纖光柵在傳感領域有著廣泛的應用。 FBG傳感器是以光纖為載體實現物理量的測量和傳輸的新型傳感器。它具有耐壓高、抗電磁場干擾、絕緣性好、體積小、重量輕、對環(huán)境變化不敏感，信噪比和靈敏度高等優(yōu)點，并可同時作為傳感元件和傳輸媒介，容易實現分布

2、式測量，便于實現遠距離傳輸。但光纖光柵傳感技術是近幾年才出現的一種新興傳感技術，許多方面還需要進一步的研究和改進。 本文綜述了近年來FBG的研究成果，從光纖光柵的理論模型入手，圍繞FBG的成柵機理、結構特點等對FBG的光學特性、匹配光柵解調技術進行了具體分析，主要在FBG的振動傳感原理、波長解調技術、數據處理以及傳感器測量系統(tǒng)等方面進行了一定的研究。利用光纖光柵振動傳感機理，從匹配光柵解調系統(tǒng)構成的角度提出了FBG振動傳感和波長

3、解調的研究方案，為光纖光柵振動傳感技術實現動態(tài)測量奠定了一定的理論基礎，對光纖光柵振動傳感器的分析和應用具有一定的指導意義。論文的主要研究內容如下： 1．簡要分析了FBG傳感技術的基本原理、傳感特性。對現有較為成熟和常見的光纖光柵波長解調方法進行總結。 2．利用耦合模理論推導了光纖光柵反射和透射譜的數學模型以及其反射峰半波帶寬的表達式，以及光柵參數對其反射特性的影響。 3．根據光纖光柵反射光信號的特點，對光電二極

4、管進行選型并設計光電轉換電路。根據光電二極管的特性分析了光電二極管轉換的光功率與中心波長的關系及波長轉換的靈敏度。 4．使用VC語言編程對ADLINK公司的DAQ2005數據采集卡進行初始化，并實現數據采集和處理功能，測試該數據采集卡的精度能符合實驗要求。 5．設計搭建光纖光柵振動傳感實驗系統(tǒng)，對系統(tǒng)各環(huán)節(jié)進行了理論上的模擬和計算，利用反卷積理論進行仿真分析。 6．根據單點的FBG振動傳感解調實驗原理進行實驗。采