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摘要：光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器是一种新型的光纤传感器。与传统传感器相比,光纤传感器的抗干扰能力强、耐高温、耐腐蚀、传输距离远,除此之外,光纤布喇格光栅传感器因为波长信息作为传感信号,所以可以免受光强波动和光纤弯曲损耗等影响,在分布式多点实时在线监控系统中更的优势。光纤光栅传感器可以实现对应变、温度、压力等物理量的测量,所以在结构健康监测、航空航天、石油工业等领域了广泛的应用。在实际工程中,FBG传感器波长信息的解调一直以来研究的和难点,设计出高精度、低成本的解调系统对光纤光栅传感器实用化的。主要研究了基于可调谐珐-珀(Fabry-Perot,F-P)滤波器的解调系统,,介绍了光纤光栅传感器的发展和应用,研究了光纤光栅传感原理及可调谐F-P滤波器的原理和特性。其次,F-P滤波器固有的迟滞性和蠕变性等问题,设计了一个新型的带有串联实时校正结构的FBG解调系统,用以修正电压-波长曲线,提高解调精度。解调系统中各种固有噪声的存在,使得输出的电压信号产生失真,为了准确的峰值发生时刻,在于尽可能精确的找到峰值点。因此对采集的信号依次低通滤波处理和曲线拟合处理。主要了数字低通滤波算法和基于最小二乘法的L-M寻峰算法,这两种算法的保证了峰值发生时刻的准确定位,地提高了解调精度。关键词：可调谐F-P滤波器论文光纤光栅论文现场可编程逻辑门阵列论文Levenberg-Marquardt算法论文
摘要5-6
Abstract6-9
第1章 绪论9-13
1.1 光纤光栅传感器的发展及国内外应用的研究9-10
1.1.1 光纤光栅传感技术的发展9
1.1.2 光纤光栅传感器的国内外应用研究9-10
1.2 光纤光栅传感信号解调技术的发展10-12
1.3 主要研究内容12-13
第2章 光纤光栅传感器13-21
2.1 光纤光栅传感原理13-17
2.1.1 光纤布喇格光栅传感原理13-14
2.1.2 光纤布喇格光栅传感模型14-17
2.2 光纤F-P 滤波器原理及特性17-20
2.2.1 光纤F-P 滤波器结构17-18
2.2.2 可调谐F-P 滤波器原理18-19
2.2.3 光纤F-P 滤波器性能指标19-20
2.3 小结20-21
第3章 改进的串联实时校正系统21-39
3.1 压电陶瓷的特性21-23
3.1.1 迟滞特性21-22
3.1.2 蠕变特性22-23
3.2 动态实时校正技术解决方案23-26
3.2.1 串联实时校正系统的研究23-25
3.2.2 并联实时校正系统的研究25-26
3.3 改进的串联实时校正系统26-38
3.3.1 光源26-27
3.3.2 可调谐F-P 滤波器27
3.3.3 参考光栅模块27-29
3.3.4 FPGA 功能模块设计29-36
3.3.5 系统验证与36-38
3.4 小结38-39
第4章 光纤光栅波长解调中的信号处理算法39-45
4.1 滤波算法39-40
4.2 L-M 非线性拟合算法40-43
4.2.1 最速下降法40-41
4.2.2 Gauss-Newton 法41-42
4.2.3 L-M 算法42-43
4.3 实验仿真和结果分析43-44
4.4 小结44-45
45-46