基于虛擬儀器技術(shù)的FBG波長解調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)是伴隨光纖通信技術(shù)發(fā)展而迅速發(fā)展起來的,在電力、橋梁、醫(yī)療、礦井等諸多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的FBG解調(diào)產(chǎn)品由于價格昂貴、體積大,很難廣泛應(yīng)用,因此FBG傳感器實用化的關(guān)鍵是降低成本,開發(fā)微型化、模塊化、適合工程實際應(yīng)用的傳感解調(diào)系統(tǒng)。本課題選擇光纖布拉格光柵(FBG)的波長解調(diào)技術(shù)進(jìn)行研究,對解調(diào)系統(tǒng)的實用化研究有重要學(xué)術(shù)價值和實際意義。
　　本文首先對FBG傳感技術(shù)的基本原理、特點及發(fā)展前景進(jìn)行闡述,對匹配FB

2、G可調(diào)濾波法、可調(diào)諧光纖F-P濾波器法等四種解調(diào)方法的原理和構(gòu)成進(jìn)行介紹,并對其性能進(jìn)行比較和分析。本文的解調(diào)系統(tǒng)就是在可調(diào)諧F-P濾波器法的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究的,主要內(nèi)容有:系統(tǒng)的闡述了FBG反射譜信號的特征以及傳輸和采集過程中的噪聲模型;基于虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW和MATLAB編程工具,設(shè)計實現(xiàn)了含噪FBG反射譜信號;根據(jù)FBG反射譜信號的處理流程(采集-濾波-擬合-定位),完成了流程中各個步驟的設(shè)計與實現(xiàn);針對濾波部分,分別對

3、滑動平均濾波、小波濾波、零相位濾波、優(yōu)化后的零相位濾波、Savitzky-Golay平滑濾波等九種濾波算法進(jìn)行了仿真和比較;針對擬合部分,對功率加權(quán)平均法、高斯擬合、反卷積法等五種傳統(tǒng)擬合算法進(jìn)行了仿真和比較。
　　為了探索更精確的檢測FBG反射譜中心波長的方法,結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)資料的分析,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,對BP、RBF以及小波三種不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試,用來對采集的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,通過對比網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間以及擬合的結(jié)果,