光纖MEMS法布里—珀羅壓力傳感器的解調(diào)和復(fù)用.pdf

1、光纖微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)法布里-珀羅(F-P)傳感器作為一種高精度的干涉型光纖傳感器，具有體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、不受電磁干擾、適用于惡劣環(huán)境、能遠(yuǎn)程信號處理以及可以復(fù)用等眾多優(yōu)點(diǎn)，在城市建設(shè)、土木工程、環(huán)境監(jiān)測、電力系統(tǒng)、航空航天、醫(yī)學(xué)及生物方面得到了廣泛的應(yīng)用。 在光纖法-珀傳感器的測量系統(tǒng)中，解調(diào)技術(shù)是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。光纖法-珀傳感器的信號解調(diào)主要有強(qiáng)度解調(diào)與相位解調(diào)兩大類。強(qiáng)度解調(diào)一般利用單色光源，根據(jù)強(qiáng)度變化求解

2、出腔長；而相位解調(diào)則是應(yīng)用寬帶光源或是波長可調(diào)諧光源，通過相位變化求出腔長。實(shí)際使用中常需要用多個光學(xué)傳感器測量溫度、應(yīng)力和壓力等物理量，這就使得多路復(fù)用成為光學(xué)傳感器的一個重要問題。復(fù)用使得單個傳感器的成本大幅度降低，提高了光學(xué)傳感器對傳統(tǒng)的電子傳感器的競爭力。但是法-珀傳感器由于受其原理限制，不管采用強(qiáng)度法還是相位法來解調(diào)，復(fù)用技術(shù)都十分困難。因此，論文提出基于強(qiáng)度法的波分復(fù)用方案和基于相位法的空分復(fù)用方案，對于進(jìn)一步推進(jìn)光纖傳感技

3、術(shù)的發(fā)展，具有明顯的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用前景。 本文研究了基于強(qiáng)度解調(diào)原理的光纖F-P傳感器的雙波長解調(diào)方法。理論分析了雙波長解調(diào)的基本原理，實(shí)驗(yàn)研究了光纖MEMS壓力傳感器的解調(diào)技術(shù)。研究結(jié)果證明雙波長解調(diào)法可以補(bǔ)償傳感器光網(wǎng)中和波長無關(guān)的變動引起的誤差。進(jìn)一步研究了基于相位解調(diào)法的光纖F-P傳感器的傅里葉變換方法，通過傅里葉變換后的頻譜與腔長的關(guān)系解調(diào)傳感器，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：傅里葉解調(diào)法受光源強(qiáng)度波動的影響較小，

4、解調(diào)精度高，跟雙波長方法比最大的優(yōu)點(diǎn)在于能直接解調(diào)出腔長的絕對值。 提出和研究了基于雙波長解調(diào)原理的光纖MEMS法-珀壓力傳感器的波分復(fù)用方法，建立了相應(yīng)的復(fù)用解調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光纖MEMS法-珀壓力傳感器的準(zhǔn)分布式測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有好的線性、靈敏度和精度，復(fù)用能力強(qiáng)且傳感器間無串?dāng)_。進(jìn)一步提出和研究了基于傅里葉解調(diào)法的空分復(fù)用方法，利用光開關(guān)來實(shí)現(xiàn)復(fù)用解調(diào)。和其他頻分波分復(fù)用系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是：傳感器的反射信號包