光纖布拉格光柵傳感系統(tǒng)的波長解調技術的研究.pdf

1、光纖布拉格光柵(FBG)自1978年出現(xiàn)以來,由于其良好的濾波特性和靈敏的溫度、應變響應,已經在光纖通信、傳感、測量等領域取得了廣泛應用。光纖光柵傳感器除了具有一般光纖傳感器的優(yōu)點外,其突出特性是：被測信號是波長編碼的,并且方便利用時分、波分復用技術實現(xiàn)對多種傳感量(應力、溫度、強磁場等)的準分布式多點測量。如何對光纖光柵的波長編碼信號進行解調是實現(xiàn)光纖光柵傳感器應用的關鍵技術之一。 本文首先概括介紹了光纖光柵的誕生與發(fā)展、光纖

2、光柵傳感器的原理與應用、光纖布拉格光柵傳感解調的國內外現(xiàn)狀。概述了光纖光柵的分類與制作方法,分析了光纖光柵的折射率分布特性及其耦合波方程。在此基礎上,分析了光纖光柵溫度和應變傳感機理。 接著,對目前國內外已經研究過的光纖光柵傳感系統(tǒng)波長解調方法進行了簡單的歸納和分析,并對高雙折射光纖環(huán)鏡波長解調技術進行了系統(tǒng)的理論分析和實驗研究。用高雙折射光纖長度分別為0.02m、0.1m、30m和200m組成的Sagnac光纖環(huán)鏡進行了實驗。

3、通過分析,導出了光透過率與光波長之間的關系式,得出光透過率隨波長變化的頻率大體不變,且光透過率變化的頻率與環(huán)鏡中高雙折射光纖的長度近似成正比的結論。通過實驗與理論結合,提出了一種新型的波長解調技術--計數(shù)波長解調技術。這種技術是通過記錄透過率變化的周期數(shù),來判斷波長的變化量,從而推出待測物理量的微小變化。 其次,對這種新型計數(shù)波長解調技術進行了進一步的實驗探索,用運算放大器CA3130制作了差分放大器。設計并制作了10mHBF環(huán)