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《基于復用技術(shù)的光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)的研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號:TH741單位代碼:10190研究生學號:201504031密級:公開碩士學位論文李進2018年6月基于復用技術(shù)的光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)的研究ResearchonFiberBraggGratingSensingandDemodulationSystemBasedonMultiplexingTechnology碩士研究生:李進導師:江虹教授申請學位:工學碩士學科:儀器科學與技術(shù)所在單位:電氣與電子工程學院答辯日期:2018年6月授予學位單位:長春工業(yè)大學摘要摘要緊密圍繞智能電網(wǎng)在線監(jiān)測的實際需要,以高性能光纖傳感技術(shù)為核心,突破強電磁場與
2、惡劣環(huán)境下光纖傳感應用的相關共性關鍵技術(shù),研究開發(fā)面向智能電網(wǎng)在線監(jiān)測應用的新型光纖光柵溫度傳感器和大容量、高精度解調(diào)儀表,采用波分和空分相結(jié)合的混合復用技術(shù),形成分布式光纖Bragg光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)。具體研究內(nèi)容如下:(1)研究光纖光柵傳感特性。本文在分析了國內(nèi)外光纖光柵傳感技術(shù)發(fā)展的基礎上,詳細闡述了光纖光柵溫度及應變傳感原理,并且討論了光纖光柵傳感中所涉及到的溫度-應變交叉敏感問題,為封裝和解調(diào)技術(shù)的研究提供了理論依據(jù)。(2)采用陶瓷封裝技術(shù)應用于光纖光柵溫度傳感器。針對光纖光柵傳感過程中存在的溫度-應變交叉敏感問題,對光纖光柵傳感器采
3、取了陶瓷封裝方式,使Bragg波長只受溫度變化的影響,提高了對溫度測量的靈敏度。實驗證明,經(jīng)過陶瓷封裝后的光纖光柵傳感器測溫精度在±0.5℃以內(nèi)。(3)選取波分、空分混合復用技術(shù)組建分布式傳感網(wǎng)絡,實現(xiàn)對智能電網(wǎng)高壓電氣設備的大容量分布式溫度在線測量。單通道最大測量傳感器點數(shù)為20,最大監(jiān)測點數(shù)為640點(可以擴展到2560點),可以滿足完整數(shù)字化電網(wǎng)的溫度在線監(jiān)測的應用要求。(4)確立將F-P濾波解調(diào)法作為系統(tǒng)的解調(diào)方法。在分析對比幾種常用的解調(diào)方法優(yōu)缺點的基礎上,出于實用性和可行性考慮,最終采用了可調(diào)諧F-P濾波解調(diào)法。鑒此,首先介紹了系
4、統(tǒng)中涉及到的主要光學器件的選型,然后基于FPGA核心控制器搭建完成硬件電路。(5)提出K-L變換算法應用于智能電網(wǎng)FBG解調(diào)系統(tǒng)。為了解決傳統(tǒng)去噪方法的不足,將K-L變換應用在光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)中,對單個或多個FBG傳感器都能完整的將信號和噪聲分離出來,取得了良好的去噪效果,使得系統(tǒng)解調(diào)分辨率達到1pm。(6)設計完成基于LabVIEW平臺的在線監(jiān)測軟件,實現(xiàn)對整個FBG傳感網(wǎng)絡的實時在線監(jiān)控,并借此平臺驗證了FBG傳感解調(diào)系統(tǒng)的性能指標。實驗結(jié)果表明,系統(tǒng)解調(diào)精度在±5pm以內(nèi),滿足預設指標要求,符合實際工程應用需求。關鍵詞:光纖B
5、ragg光柵可調(diào)諧F-P濾波解調(diào)法FPGAK-L變換LabVIEWIAbstractAbstractCloselycenteringontheactualneedsofsmartgridon-linemonitoring,usinghigh-performancefiber-opticsensingtechnologyasthecore,breakingkeycommontechnologiesrelatedtofiber-opticsensingapplicationsinstrongelectromagneticfieldsandhars
6、henvironments,researchinganddevelopingnewfiberBragggratingtemperatureforsmartgridon-linemonitoringapplicationsSensorsandlarge-capacity,high-precisiondemodulationinstrumentsuseahybridmultiplexingtechniquecombiningwavelengthdivisionandspatialdivisiontoformadistributedfiberBra
7、gggratingsensordemodulationsystem.Thespecificresearchcontentisasfollows:(1)Studyfibergratingsensingcharacteristics.Basedontheanalysisofthedevelopmentoffibergratingsensingtechnologyathomeandabroad,thispaperelaboratesthetemperatureandstrainsensingprincipleoffibergrating,anddi
8、scussesthetemperature-straincross-sensitivityproblemsinvolvedinfibergratingsensing