光纤光栅传感器新型解调技术的研究

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光纤光栅传感信号的解调技术是制约着光纤光栅传感技术发展的关键因素之一。本文回顾了光纤光栅传感信号解调技术近年来的进展,分析了该技术领域存在的问题,结合光纤光栅传感技术,针对光纤光栅应变传感系统的实际需要,对现有光纤光栅传感信号解调技术进行了分类。在此基础上,介绍了放大自发辐射光源(ASE)光源线性边带解调技术,阐述了其工作原理,并使用该技术进行了温度和应变传感实验。采用了将阵列波导光栅(AWG)应用于光纤光栅传感系统以及使用粗波分复用器件(CWDM)线性边带滤波的新型解调方案。AWG由于其强大的复用/解复用能力在光纤光栅传感领域有着很大的优越性。本文阐述了AWG的结构和工作原理。为了实现AWG对光纤光栅传感信号的解调,本文建立了基于AWG解调的分布式光纤光栅温度传感报警系统,并使用VC++模拟实现了该系统。CWDM边带特性解调方案由于其稳定性好、灵敏度高、成本低、能够实现静、动态传感等诸多优点,有着广阔的应用前景。本文阐述了CWDM边带特性解调方案工作原理,并对其可行性进行实验验证。实验部分分为静态、动态传感实验。应用放大自发辐射光源与CWDM边带解调结合的技术,参考磁致伸缩材料的性质,对变化的磁场作用于磁致伸缩材料进而作用于光纤光栅而产生的应变信号进行解调。静态传感实验对基于磁滞伸缩材料(GMM)的应变模型输入直流信号,进行静态应变传感;动态传感实验对动态应变模型输入交流信号,进行动态应变传感。最后确定传感灵敏度,证明该方案的可行性。本论文对AWG解调技术以及CWDM边带解调技术进行了有意义的、基础的和实验性的研究,为光纤光栅传感器解调技术的发展提供了新的、有价值的参考。
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