基于DSP的高分辨率光纖布拉格光柵傳感解調系統研究.pdf

1、光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating, FBG)作為一種新型的傳感器件,憑借其諸多的優(yōu)點,已被廣泛應用在石油化工、土木工程、航空航天以及醫(yī)療電子等領域。對于一個完整的光纖光柵傳感系統而言,不僅要包含對外界待測信息的傳感,還應該包括對傳感信息的解調與識別。當前的光纖光柵傳感解調系統普遍存在價格高、體積大、解調精度低等問題。本文根據當前光纖布拉格光柵傳感解調系統的研究現狀,以實現光纖布拉格光柵的高分辨率、高靈敏度、低成本以

2、及實用化為目的,提出了一種基于數字信號處理器(Digital Signal Processor, DSP)的高分辨率傳感解調系統。
　　本文首先設計了基于DSP的高分辨率光纖布拉格光柵傳感及解調系統,該系統主要由三部分構成:高精度可調諧光源模塊、傳感模塊以及高精度DSP傳感解調模塊。高精度可調諧激光光源模塊基于光纖法布里-珀羅(Fiber Fabry-Perot, FFP)可調濾波器的光纖激光器。為實現傳感光源的高精度調諧性,設計

3、采用DSP和一塊20位精度的數模轉換模塊來實現高精度的調制電壓來控制FFP,從而達到高精度的激光波長調制目的。傳感模塊設計采用中心波長1549.888 nm、3dB帶寬0.165 nm、反射率為98.34％的光纖布拉格光柵。在解調模塊,本文用波長呈正弦調制的激光掃描FBG的透射譜,然后經過光電探測將光信息轉換成模擬電壓信號,再通過DSP系統的采樣、量化、編碼將模擬電壓信號轉換成包含有傳感信息的數字序列,經過在DSP內部實現的鎖相放大處理

4、,即可以得到相應的傳感信息。其次,為了驗證本文所設計的系統的可行性,首先對解調算法進行了模擬驗證。然后,采用型號為Agilent:HP8164A的可調諧激光器和型號為S830的鎖相放大器等儀器基于鎖相放大解調原理設計了兩個解調系統,與本文所設計的解調系統進行對比實驗驗證。在文章的最后,本文采用最小二乘法、相關算法等數學方法進行了數據分析處理,結果表明,通過數學方法可以有效的從本文得到的解調數據中獲取相應傳感信息。研究表明,本文所設計的基