论文部分内容阅读
光纤光栅传感器是一种重要的光纤传感器，它实现的是一种绝对测量方法，即：通过探测信号波长的漂移量来测量被测参数的变化，测量结果与光的偏振态、光源功率起伏、接头损耗、传输损耗等无关。因此如何实现光纤光栅波长漂移量的快速、准确测量是设计性能优良的传感系统的关键，这种波长漂移量的测量便是光纤光栅解调技术。
本文在对比分析已有解调技术优缺点的基础上，提出了一种基于阵列波导光栅相对强度解调的光纤光栅解调技术并把它应用到振动频率测量中。基本原理是：振动引起的光纤光栅布拉格波长漂移由阵列波导光栅中相对应的两个相邻输出通道的相对光强变化进行解调，利用数据采集卡和虚拟仪器软件对其光电转换信号进行数据采集和频谱分析便可得到振动频率。文中对这种解调技术进行了详细的原理说明，并通过数值模拟和实验测量两种方式证明了解调方案的可行性。这种解调技术具有快速、准确测量的特点，而且可以有效消除由光源不稳定、微弯损耗等引起的误差影响，能够更方便实现准分布式光纤光栅振动传感系统的实时测量，可望在振动传感领域得到广泛的实际应用。
本文所做的主要工作包括：
(1)系统介绍了光纤光栅传感技术，包括其分类、光敏性、写入方法、耦合理论、传感特性以及实用化的关键技术(交叉传感分离技术、封装技术、复用技术和解调技术)，特别是对光纤光栅解调技术进行了深入的研究；
(2)提出一种新颖的基于阵列波导光栅相对强度解调的FBG振动信号解调技术，并进行了理论分析和数值模拟；
(3)对该解调技术进行实验验证。包括振动控制装置、光电转换电路制作、LabVIEW程序设计，对单一振动频率和两个振动频率叠加情况分别进行测量以及实验数据分析处理；
(4)在实验结果的基础上总结方案的不足及有待解决的问题。