光纖法珀傳感器非掃描式相關解調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、相對其他光纖傳感器而言，光纖法珀傳感器具有體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、不受電磁場干擾、能進行遠程信號處理以及可以復用等優(yōu)點，是最早應用于實際工程中的光纖傳感器之一。然而早期實際應用的解調(diào)系統(tǒng)性價比低。而非掃描式相關解調(diào)系統(tǒng)具有成本低、精度高的優(yōu)點正成為目前研究的熱點。國外雖然對非掃描式相關解調(diào)系統(tǒng)開發(fā)已經(jīng)非常成熟，但存在著技術壟斷、售價高昂的缺點。因此，走自主研發(fā)之路研制一種低成本、高精度的非掃描式相關解調(diào)裝置具有重要的意義。

2、本文首先分析了光纖法珀傳感器的非掃描式相關解調(diào)系統(tǒng)原理，論證了用光楔來解調(diào)光纖法珀傳感器在理論上的正確性。得出了在寬帶光源入射條件下，當傳感器腔長大于1微米時，可以利用光楔來解調(diào)光纖法珀傳感器腔長的結論。 然后對非掃描式相關解調(diào)系統(tǒng)進行設計，設計工作包括光學結構部分、硬件電路部分和軟件部分等方面。光學部分的設計主要包括對光學系統(tǒng)結構優(yōu)化，光學各器件的參數(shù)要求、設計以及光學器件的調(diào)整等。著重對光楔的粘接工藝、光路最小化以及光學暗盒的設計

3、進行論述。電路部分的設計主要對CCD線陣輸出的信號進行處理，使解調(diào)系統(tǒng)能夠獲得更高的分辯率。設計的電路包括CCD驅動電路、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路和串行通信電路。軟件部分的設計包括CCD驅動信號的軟件設計、數(shù)據(jù)采集軟件設計和下位機軟件設計。 最后，對解調(diào)系統(tǒng)進行了標定實驗，并通過兩個不同腔長的傳感器進行了連續(xù)拉伸、卸載實驗。實驗結果表明，該解調(diào)系統(tǒng)可以達到0.1μm的解調(diào)精度，相關系數(shù)大于0.99，達到了低成本、高精度的設計要