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基于DFB激光器调谐光纤光栅解调系统

收藏本文 2024-04-09 点赞:4261 浏览:11243 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:结构检测技术的发展,对用于结构健康监测的传感器性能、监测系统自动化及智能化要求不断提高,传统传感器在应用中显现出局限性,而光纤布拉格光栅(FBG)因其信息对波长的绝对编码和易构成准分布式网络的独特优点广泛应用,因此对FBG波长信号的检测研究热点。论文基于分布反馈式(DFB)激光器的带宽窄、波长可调谐的优点,了一种基于DFB激光器动态扫描FBG的解调方案。讨论了光纤布拉格光栅的传感机理、解调系统的波长校准技术和插值算法,确定受调谐电路控制的DFB激光器的技术参数,构建了基于法布里-珀罗标准具的波长校准系统;完成了低噪声、高放大倍数的放大电路的设计与调试;利用Labview编写了基于PCI型数据采集卡的采集程序;完善了比较法,提高了寻峰算法的精度;分段线性插值法计算FBG中心波长,同时对中心波长了校准;Matlab编程实现了算法程序并编译M文件;动态链接库实现了Labview对各算法程序的调用。研制了基于DFB激光器动态扫描FBG的解调系统,该系统分辨率为1pm,精度为±10pm,测量范围为1550.012nm~1554.812nm,波长相对变化在120分钟内小于0.32%。搭建了基于FBG的温度传感和应变传感实验系统,并实验研究,实验结果和理论结果相符,证明此解调系统可用于FBG波长信号检测。关键词:光纤布拉格光栅论文分布反馈式激光器论文法布里-珀罗标准具论文解调论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第1章 绪论10-15

    1.1 研究目的和10-11

    1.2 国内外研究现状11-14

    1.2.1 FBG 解调技术研究现状11-12

    1.2.2 FBG 波长校准技术研究现状12-14

    1.3 课题研究的内容14-15

    第2章 光纤光栅波长校准技术15-23

    2.1 光纤光栅的传感机理15-17

    2.1.1 温度传感机理15-16

    2.1.2 应变传感机理16-17

    2.2 波长校准技术17-20

    2.2.1 单参考光栅波长校准技术17-18

    2.2.2 参考光栅串波长校准技术18-19

    2.2.3 光纤梳状滤波器波长校准技术19-20

    2.3 插值算法20-22

    2.3.1 拉格朗日插值21

    2.3.2 牛顿插值21

    2.3.3 三次样条插值21-22

    2.3.4 分段线性插值22

    2.4 小结22-23

    第3章 基于DFB 激光器调谐的光纤光栅解调系统设计23-34

    3.1 系统的硬件设计23-28

    3.1.1 DFB 激光器23-24

    3.1.2 光路系统24-25

    3.1.3 波长校准装置25-27

    3.1.4 光电探测装置及放大电路27-28

    3.2 系统的软件设计28-32

    3.2.1 数据采集程序的设计28-29

    3.2.2 寻峰算法程序的设计29-30

    3.2.3 波长检测程序的设计30-31

    3.2.4 M 文件的编译31-32

    3.3 FBG 的选择32

    3.4 解调系统的方案构建32-33

    3.5 小结33-34

    第4章 基于DFB 激光器调谐的光纤光栅解调系统实验研究34-41

    4.1 系统的标定34-36

    4.1.1 系统的分辨率34-35

    4.1.2 系统的精度35

    4.1.3 系统的测量范围35-36

    4.1.4 系统的稳定性36

    4.2 温度传感实验36-37

    4.3 应变传感实验37-38

    4.4 系统的改进38-40

    4.4.1 系统的温度补偿38

    4.4.2 系统检测容量的提升38-39

    4.4.3 测量精度的提高39-40

    4.5 小结40-41

    41-42

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