光纖Bragg光柵振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、光纖Bragg(FBG)光柵是近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無(wú)源器件之一。光纖Bragg光柵傳感器是利用Bragg波長(zhǎng)對(duì)溫度和應(yīng)力敏感特性而制成的一種新型的光纖傳感器，可同時(shí)作為傳感元件和傳輸媒介，具有體積小、重量輕、抗電磁干擾、絕緣性好、信噪比和靈敏度高、易于實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，在橋梁健康監(jiān)測(cè)、隧道及地下工程安全監(jiān)測(cè)、石化工業(yè)和航空航天等領(lǐng)域里具有廣闊的應(yīng)用前景。 本論文的主要內(nèi)容包括： 介紹了光纖光柵傳感技術(shù)

2、的研究現(xiàn)狀及其在實(shí)際應(yīng)用中需要解決的幾個(gè)問(wèn)題，分析了光纖Bragg光柵傳感技術(shù)的基本原理、溫度和應(yīng)變傳感特性及其交叉敏感問(wèn)題，并對(duì)現(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)方法進(jìn)行了分析和比較。 提出并設(shè)計(jì)了一套光纖Bragg光柵振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。首先介紹了光路設(shè)計(jì)部分的器件選型和工作原理，指出了幾個(gè)需要注意的問(wèn)題，例如溫度對(duì)系統(tǒng)的影響，并提出了解決方案。光路部分解調(diào)的關(guān)鍵是利用泵浦波分復(fù)用器的斜邊，將光纖Bragg光柵的反射波長(zhǎng)控制在泵浦波分復(fù)用器的斜邊

3、上，因此外界物理量導(dǎo)致的光纖Bragg光柵反射波長(zhǎng)的漂移會(huì)引起系統(tǒng)輸出光強(qiáng)的變化，通過(guò)分析這種變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的解調(diào)。其次介紹了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案、各部分功能及系統(tǒng)工作原理。最后論文中對(duì)該系統(tǒng)的光電二極管、放大電路、濾波電路、數(shù)據(jù)采集模塊及LabVIEW軟件進(jìn)行了參數(shù)選擇與詳細(xì)的設(shè)計(jì)，在硬件方面選用的是PHILIPS的32位ARM芯片LPC2148，其內(nèi)部包含兩個(gè)10位的A/D轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)利用USB設(shè)備控制器與上位機(jī)進(jìn)行通信，將采集到的數(shù)

4、據(jù)傳送到上位機(jī)，通過(guò)LabVIEW軟件顯示出來(lái)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了本系統(tǒng)的正確性，并簡(jiǎn)要分析了系統(tǒng)各部分信號(hào)之間的關(guān)系。 根據(jù)目前光纖光柵傳感器在很多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，主要介紹了其在煤礦安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。在簡(jiǎn)單介紹煤礦發(fā)生災(zāi)害的原因及災(zāi)害形式的基礎(chǔ)上，分析了煤礦振動(dòng)監(jiān)測(cè)的目的和重要性，然后將本論文所設(shè)計(jì)的光纖Bragg光柵振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到本實(shí)驗(yàn)中心建立的煤礦巷道模型中，進(jìn)行振動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，取得了良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果