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本论文对光纤光栅解调技术,特别是基于F-P滤波器的光纤光栅解调方法进行了系统研究,内容主要包括:光纤光栅的基本理论;光纤光栅传感、解调原理;实时校准F-P滤波器的光纤光栅解调技术以及系统的软硬件设计和实验研究。
首先对光纤光栅传感技术的研究现状和发展趋势进行了回顾和分析,研究了光纤Bragg光栅的基本光学传输特性及其传感、解调的原理,分析并比较了目前典型的光纤光栅传感解调方案和传感网络复用技术。
其次根据实验室传感系统的需要,针对可调谐光纤F-P滤波器的透射波长与驱动电压的非线性与不重复性,提出了多参考光栅实时校准F-P滤波器的解调方法。设计了以高性能单片机MSP430F169为主控部件的硬件平台,包括可调谐F-P滤波器驱动电路、光电转换信号调理电路、串口通信电路以及参考光栅温度检测等电路。设计并研制了光开关模块的控制系统,并利用它组建了基于WDM+SDM技术的光纤光栅传感网络系统。
最后完成了解调实验系统应用软件的编写和调试,用实验系统对实验室自制的FBG温度传感器和裸光栅进行测试,在30℃~130℃范围内,解调结果与万用表的最小偏差为0.12℃,平均偏差为0.74℃。实验测试和结果分析证实了该解调实验系统设计方案的可行性和合理性。