基于陣列波導(dǎo)光柵的分布式光纖光柵溫度解調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、光纖布拉格光柵傳感器(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)是一種新型的光無源器件，在抗電磁干擾、輕巧、靈敏度等方面具有獨特的優(yōu)勢，可以用來測量應(yīng)變、溫度、壓力以及一切可以轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或溫度的量。光纖布拉格光柵傳感中的信號解調(diào)技術(shù)仍然是研究的難點和熱點，常用的光纖布拉格光柵解調(diào)方法有分布式匹配光柵濾波解調(diào)法、非平衡Mach-Zehnder干涉儀解調(diào)法、光纖光柵激光傳感器陣列法、可調(diào)諧光柵F-P濾波器法。常規(guī)光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)

2、體積大、價格昂貴等限制了其推廣應(yīng)用領(lǐng)域。基于陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Wave guide Grating，AWG)的光纖光柵解調(diào)方法是極具潛力的一種新型光纖布拉格光柵解調(diào)方法，具有精度高、解調(diào)速度快等特點。
　　本文對基于陣列波導(dǎo)光柵的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在分析了光纖光柵溫度傳感原理和比較了幾種常見的光纖光柵解調(diào)方法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，提出了一種采用陣列波導(dǎo)光柵的光纖光柵環(huán)境溫度信號的解調(diào)方法;設(shè)計了光纖光柵溫度解調(diào)系統(tǒng)

3、的光路，包括光源、隔離器、耦合器、光電探測器和陣列波導(dǎo)光柵;設(shè)計了光纖光柵溫度解調(diào)系統(tǒng)的電路，包括調(diào)理放大電路和數(shù)字信號處理DSP電路、LCD顯示電路;采用了TI公司的32位浮點DSPTMS320F28335作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器，搭建了高精度、高靈敏度的陣列波導(dǎo)光柵溫度解調(diào)實驗平臺，采用光強法對傳感器所處環(huán)境溫度進(jìn)行解調(diào)，并在此基礎(chǔ)上提出了一種用于智能服裝中的陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)系統(tǒng)溫度補償方法。該算法有效地提高了應(yīng)用于智能服裝中人體溫度測

4、量的陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)系統(tǒng)精度;搭建了實驗平臺，通過實驗測得該解調(diào)系統(tǒng)的溫度靈敏度為0.25733dB/℃，解調(diào)溫度誤差不大于±0.1℃，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計要求。
　　本文所設(shè)計的基于陣列波導(dǎo)光柵的分布式光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確、成本低、實時監(jiān)測等優(yōu)點。由于采用了非芯片結(jié)構(gòu)化設(shè)計實現(xiàn)了具有高線性度的陣列波導(dǎo)光柵解調(diào)系統(tǒng)的溫度補償方法，得到了帶有溫度補償?shù)年嚵胁▽?dǎo)光柵溫度解調(diào)公式，使解調(diào)精度得以提高。該解調(diào)系統(tǒng)在醫(yī)療、軍事、體育、航空