一種基于可調(diào)諧F-P濾波器法的解調(diào)方案.pdf

1、近20年來，光纖光柵迅速發(fā)展且已經(jīng)成為一個價值數(shù)億美元的產(chǎn)業(yè)，它被廣泛應(yīng)用于光纖通信和光纖傳感器中。自從1989年美國的Morey等人首次進行光纖光柵的應(yīng)變與溫度傳感器研究以來，光纖光柵已成為傳感領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)，并在很多領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用，如航空航天、土木工程、復(fù)合材料、石油化工等領(lǐng)域。光纖光柵在光纖傳感器中的應(yīng)用是很重要的，它具有抗電磁干擾，電絕緣性能好，耐腐蝕，體積小、重量輕，幾何形狀可塑，傳輸損耗小，傳輸容量大，測量范圍廣等

2、優(yōu)點。目前，光纖光柵傳感器主要包括光纖光柵應(yīng)變傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器等。
　　本文主要圍繞光纖光柵溫度-應(yīng)變傳感器的解調(diào)方法展開論述，研究內(nèi)容主要包括以下幾點:
　　1.簡要介紹了光纖光柵的發(fā)展、分類和制作方法。
　　2.對光纖布拉格光柵和取樣光纖布拉格光柵進行了基于耦合模理論的光譜特性分析，并模擬出它們的反射譜。
　　3.介紹了溫度-應(yīng)變傳感器的傳感原理，并給出溫度、應(yīng)變交叉敏

3、感問題的原理和目前主要的一些解決方法。
　　4.介紹了目前比較常見的一些光纖光柵傳感器的信號解調(diào)方法，并對各種方法的優(yōu)缺點進行了對比。
　　5.在參考了前人工作的基礎(chǔ)上，提出了一種改進的基于可調(diào)諧F-P濾波器法的解調(diào)方案。
　　本文主要致力于解決兩個問題:一個是溫度、應(yīng)變交叉敏感問題的解決;另一個是在保持低成本的前提下，盡量提高傳感系統(tǒng)的信號解調(diào)精度。
　　對于以上兩個問題的解決，本文中都借助于取樣光纖布拉格光柵

4、來完成。具體解決辦法如下:
　　關(guān)于溫度、應(yīng)變交叉敏感問題的解決本文利用傳感取樣光纖布拉格光柵第一個主反射峰反射率和中心波長均受應(yīng)變、溫度影響，且呈線性獨立關(guān)系來實現(xiàn)應(yīng)變、溫度的同步測量。
　　關(guān)于信號解調(diào)方面，對各種解調(diào)方法進行了對比，并最終選擇可調(diào)諧F-P濾波器法，此種方法制約解調(diào)精度的因素主要有兩方面:
　　(1)可調(diào)諧F-P濾波器的腔長會因為環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生漂移。
　　(2)驅(qū)動原件PZT的實際伸長量

5、與電壓是非線性的。
　　對于這兩個制約因素，本文采用的方法是:引入取樣光纖布拉格光柵作為參考原件，此光柵有很多個反射率較大的反射峰，且反射峰比較密集，這樣傳感光柵的反射峰就會介于參考光柵反射峰間隙中，通過對傳感光柵和參考光柵反射峰所滿足的干涉條件做差，就可以將可調(diào)諧F-P濾波器腔長減掉，即要解調(diào)出的中心波長是與初始腔長無關(guān)的，從而排除了腔長漂移對解調(diào)精度的影響。關(guān)于PZT伸長量和驅(qū)動電壓為非線性的的問題，我選擇利用一個參數(shù)已知的取