分布式光纖光柵傳感系統(tǒng)信號解調(diào)技術(shù)

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1、研究生論壇PostgraduateForum分布式光纖光柵傳感系統(tǒng)信號解調(diào)技術(shù)122李國利趙彥濤李志全(1.青島濱海學(xué)院機(jī)電工程系,山東青島266555;2.燕山大學(xué)儀器科學(xué)與工程系,河北秦皇島066004)【摘要】光纖光柵是近年來光纖傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),波長編碼信號解調(diào)是實(shí)現(xiàn)光纖光柵分布式傳感網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵。本文分析了分布式光纖光柵傳感系統(tǒng)信號解調(diào)的一般原理,總結(jié)了系統(tǒng)信號解調(diào)過程中存在的主要技術(shù)難點(diǎn),分類評述了幾種典型的解調(diào)技術(shù)的工作機(jī)理,并重點(diǎn)分析了其特點(diǎn)和性能,同時(shí)提出了一種寬帶光源/副載波解調(diào)技術(shù)。該技術(shù)具有實(shí)時(shí)性好,成本低等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞:光纖Bragg光柵;分布式傳感系統(tǒng);信號解調(diào)

2、;波長編碼中圖分類號:TP212.14DemodulationTechniquesforDistributedFiberBraggGratingSensorSystem122LIGuo-li,ZHAOYan-tao,LIZhi-quan(1.Mechanical&ElectronicEngineeringDepartment,QingdaoBinhaiCollege,Qingdao266555,China;2.InstrumentScienceandEngineeringDepartment,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)Abstrac

3、t:FiberBragggratingisoneofthemostimportantresearchsubjectsinopticalsensing,andwavelength-encodedsignaldemodulationisakeytechniquetoachievefibergratingdistributedsensingnetwork.ThebasicprincipleindemodulationofdistributedfiberBragggratingsensorsystemisdescribed,andthedemodulatingtechnicalproblemsar

4、esummarized.Theoperatingprinciplesofeachclassofthedemodulatingmethodsareintroduced,andthecharacteristicsandfunctionsofsometypicalschemesarediscussed.Meanwhile,abroadband-source/sub-carrierdemodulationtechniquewhichhasadvantagesofbothtimelinesandlowcostisproposed.Keywords:fiberBragggrating;distribu

5、tedsensorsystem;signaldemodulation;wavelength-encode應(yīng)用領(lǐng)域,包括建筑物和復(fù)合材料工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)1引言檢測、電纜和管道的遙感測試、電力系統(tǒng)中的電磁最近幾年,隨著光纖光柵(FBG)制備工藝的測量以及醫(yī)學(xué)檢測等,FBG傳感器都得到了廣泛應(yīng)日益成熟,光傳感已成為人們研究的焦點(diǎn)。在許多用[1,2]。這主要是因?yàn)楣饫w光柵傳感器的結(jié)構(gòu)緊湊、光機(jī)電信息44Jan.2006研究生論壇PostgraduateForum易于集成和埋覆測量,對傳感信息采用本征性波長一根光纖中的一串光柵上,每一個(gè)FBG反射回一個(gè)編碼,免受電磁噪聲和光強(qiáng)波動(dòng)的干擾,并且便于中心波

6、長為相應(yīng)Bragg波長的窄帶光波。加在光纖利用復(fù)用(波分、時(shí)分、空分)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對多種傳光柵上的應(yīng)變或溫度等物理量的變化都將導(dǎo)致其感量(應(yīng)力、溫度、強(qiáng)磁場等)的準(zhǔn)分布式多點(diǎn)測Bragg波長移動(dòng),用波長探測解調(diào)系統(tǒng)測出每個(gè)光柵量?；诠饫w光柵傳感器的復(fù)用技術(shù)現(xiàn)已成為實(shí)現(xiàn)的波長或波長偏移,通過測量各測試點(diǎn)光纖光柵傳多點(diǎn)測量和分布式傳感的關(guān)鍵技術(shù)之一。感器反射光波長的精細(xì)變化可確定各點(diǎn)待測物理量光纖光柵的傳感信息采用波長編碼,如何辨別的變化。分布式傳感器中光柵的位置和檢測Bragg波長的移從現(xiàn)有波長解調(diào)方法的應(yīng)用情況來看,分布式動(dòng),即研究實(shí)用的復(fù)用查詢技術(shù)及信號解調(diào)技術(shù)是光纖光柵傳感系統(tǒng)信號解調(diào)主

7、要面臨以下幾個(gè)技術(shù)光纖光柵復(fù)用傳感的關(guān)鍵技術(shù)。迄今為止,針對分問題:(1)光纖光柵Bragg波長或應(yīng)變、溫度分辨率布式光纖光柵傳感系統(tǒng),人們研究并提出了許多解問題。硅基質(zhì)摻鍺光纖上寫入波長為1300nm的調(diào)方法,它們各有其優(yōu)缺點(diǎn)。本文分析了分布式光FBG的溫度和應(yīng)變響應(yīng)系數(shù)分別為0.011nm/℃,[3]纖光柵傳感信號解調(diào)原理,總結(jié)了系統(tǒng)信號解調(diào)過0.0013nm/"#,在0.1℃或1"$的精度要求下,程中存在的主要技術(shù)