基于时分复用的FBG传感器解调技术研究

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光纤传感测量技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的,在80年代就已显示出其广阔的应用前景。90年代后期,光通信带动下的光子产业取得了巨大的成功,使得光纤传感器呈产业化发展,在国际上形成了五大应用领域,即医学和生物、电力工业、化学和环境、军事和智能结构。它是一项先进的测量技术,可以实现快速、稳定、可靠及高精度的测量。光纤光栅传感器具有体积小、灵敏度高、损耗低、动态范围大、抗干扰能力强、绝缘性能好、长期可靠性强以及便于实现分布式多点测量等优点,在工程领域也具有很好的应用前景,所以现在光纤光栅传感技术已经被广泛应用于如桥梁施工检测、地下矿井安全监测、电力系统温度控制以及医学应用等诸多领域,成果累累。随着光纤光栅传感技术的不断发展与完善,光纤光栅传感器及其传感网络系必将会得到更广泛的应用。   本文主要以光纤光栅的传感技术、解调技术及其传感网络时分复用技术为研究对象,概括介绍了光纤光栅传感技术的发展现状,深入研究了光纤布拉格光栅传感的基本原理和理论模型,系统阐述了光纤光栅的解调技术及其传感网络复用技术。在此基础上设计了一套FBG解调系统的整体方案,以马赫—泽德干涉仪为解调核心,详细地分析了它的的相位调制方法及其解调方法,并且自主设计了脉冲光源。通过ARM9微控制器控制D/A模块输出高性能的扫描信号来控制压电陶瓷,使得马赫—泽德干涉仪的参考臂上光纤长度发生改变,实现对传感信号进行调制。然后,通过光电转换得到微弱的电信号,采用高精度的运放对信号进行放大,并使用高速A/D转换器对信号进行了采样。同时,在软件上实现了对采样数据的滤波处理,通过建立数据库来保存数据。
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