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《錐形光纖光柵傳感器交叉敏感問題的仿真研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、2014年第4期光通信研究2014．O8總第184期STUDY0NOPTICALC0MMUNICAT10NS(Sum．No．184)doi：10．13756／j．gtxyj．2014．04．020光電器件研究與應(yīng)用錐形光纖光柵傳感器交叉敏感問題的仿真研究邸劍。陳天英(華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系，河北保定O71000)摘要：利用單個(gè)光纖光柵傳感器的錐形結(jié)構(gòu)和必要的參數(shù)同時(shí)測(cè)量應(yīng)力和溫度。通過寫入線性光纖并將其制成錐形結(jié)構(gòu)，利用FBG(光纖布拉格光柵)的波長峰值和波形半峰值寬度來編碼信息。FBG的半峰值寬度只依賴于應(yīng)力，與溫度的變化無關(guān)，利用這一特性，可以實(shí)現(xiàn)用單個(gè)光纖光柵解決應(yīng)力
2、和溫度的交叉敏感問題。Matlab軟件仿真結(jié)果表明，應(yīng)力和溫度的誤差分別界定為士15．26“￡和±1．92℃。關(guān)鍵詞：光纖布拉格光柵；光纖傳感器；溫度應(yīng)力交叉敏感；仿真中圖分類號(hào)：TN253文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1005—8788(2014)04—0064—03Researchoncross‘sensitivityofconicalfibergratingsensorsDiJian．ChenTianying(DepartmentofComputerScience，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071000，China)
3、Abstract：StrainandtemperaturearesimultaneouslymeasuredbyusingtheconicalstructureofasingleFiberBraggGrating(FBG)sensorandthenecessaryparameters．Informationisencodedbywritingitinalinearlyetchedfiberandmakingitintoaconica1structureandusingthepeakwavelengthandthewaveformhalfpeakwidthofthesens
4、or．Strain—temperaturecross—sen—sitivityofasingleFGBcanberesolvedbyutilizingthefeaturethatitshalfpeakwidthisonlydependentontheappliedstrain，butnotontemperaturevariations．Matlabsimulationresultsindicatethattheerrorsofthestrainandtemperaturearedefinedas±15．26“￡and±1．92℃respectively．Keywords：
5、FBG；fiber—opticsensor；temperature—straincrosssensitivity；simulation0引言問題。該方法簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使操作更加方便。1基本原理傳感技術(shù)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一，在各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大作用。相比于傳統(tǒng)傳感當(dāng)光射入FBG時(shí)，特定波長的光沿軸向反射回器，F(xiàn)BG(光纖布拉格光柵)傳感器具有抗電磁干擾、來，稱該波長為FBG的中心反射波長，其余波長抗腐蝕、電絕緣、靈敏度高、成本低和波長可直接編的光仍按原路傳播。根據(jù)耦合模理論_4]可知，e一碼等優(yōu)點(diǎn)，因而成為世界各國研究的熱點(diǎn)『1]。然而2以，式中，為有效折射率
6、，以為光柵周期。FBG存在應(yīng)力和溫度的交叉敏感問題。由于FBG當(dāng)線性蝕刻FBG受到的應(yīng)力發(fā)生改變時(shí)，光柵利用(中心反射波長)進(jìn)行編碼，而對(duì)應(yīng)力和溫間距也將隨之變化，如圖1所示。度都敏感，因此無法將這兩個(gè)參量區(qū)分開來。為解決這一問題，國內(nèi)外有學(xué)者提出采用參考光柵法或雙光柵法[2]。然而，這些方法均需使用兩個(gè)FBG，這將會(huì)大大增加調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低系統(tǒng)的靈活性。MadhanTChalapathi_3等人提出利用反射光能量隨應(yīng)力變化、不隨溫度變化這一特性來獲得應(yīng)力變化量，從而解決交叉敏感問題。但峰值能量依賴于輸入能量，會(huì)受到不可控的電能波動(dòng)的影響。圖1施加應(yīng)力前后的錐形
7、FBG蝕刻光纖本文提出的線性蝕刻錐形光纖，利用FBG傳感光纖半徑可以表示為器的光譜半峰值寬度進(jìn)行編碼，其值只隨應(yīng)力變化R(z)一Ro*(1一／zo)，(1)而與溫度無關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果由Matlab軟件仿真得出，式中，R。為最初的光纖半徑；z。是z軸上的一個(gè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了用單個(gè)FBG解決應(yīng)力和溫度的交叉敏感沿著這一點(diǎn)光纖直徑趨于0。收稿日期：2014—0l-16作者簡介：邸劍(1968一)，男，河北保定人。高級(jí)工程師，博士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)。64邸劍等：錐形光纖光柵傳感器交叉敏感問題的仿真研究光纖的橫截面積可表示為『
