光纖法珀應(yīng)變傳感器的解調(diào)算法改進(jìn)和復(fù)用技術(shù)研究.pdf

1、光纖法珀應(yīng)變傳感是80年代末發(fā)展起來(lái)的一種新型的應(yīng)變測(cè)量技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、溫漂和時(shí)漂小等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于智能結(jié)構(gòu)尤其是大型設(shè)施的長(zhǎng)期在線應(yīng)變監(jiān)測(cè)，目前已經(jīng)成為國(guó)外應(yīng)變傳感技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。對(duì)于光纖法珀應(yīng)變傳感器系統(tǒng)，應(yīng)變信息的解調(diào)算法是保證其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確的關(guān)鍵技術(shù)之一，而多傳感器復(fù)用則能降低其應(yīng)用的成本，是保證其大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵所在。本課題對(duì)相位型光纖琺珀應(yīng)變傳感系統(tǒng)的解調(diào)算法和復(fù)用技術(shù)作了深入研究。 論文首先闡述了光纖

2、法珀應(yīng)變傳感器的測(cè)量原理，分析了實(shí)際光源光譜的非均勻分布、波長(zhǎng)量化和傳感器輸出信號(hào)中的噪聲等對(duì)波長(zhǎng)域的條紋峰值解調(diào)算法的應(yīng)變測(cè)量結(jié)果的影響，深入分析了條紋峰值解調(diào)算法的局限性。 接著，將低精細(xì)度法珀傳感器的干涉近似為雙光束干涉，根據(jù)傅立葉變換的原理，提出了對(duì)傳感器輸出光強(qiáng)分布進(jìn)行傅立葉變換、從頻域直接求取腔長(zhǎng)的方法；并討論了在實(shí)際高斯分布光源的條件下，保證傅立葉變換不發(fā)生疊級(jí)現(xiàn)象對(duì)傳感器腔長(zhǎng)的限制條件。 分析了離散傅立葉

3、(DFT)算法存在的柵欄效應(yīng)及其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提出了通過(guò)數(shù)據(jù)補(bǔ)零和頻譜數(shù)據(jù)高斯插值來(lái)降低柵欄效應(yīng)影響、提高計(jì)算精度的方法；討論了抽樣密度變化對(duì)柵欄效應(yīng)及計(jì)算精度的影響，并作了仿真計(jì)算。 針對(duì)實(shí)際光強(qiáng)信號(hào)在波長(zhǎng)域均勻采樣，而在頻率域非均勻采樣的特點(diǎn)，討論了傅立葉變換的變形——離散腔長(zhǎng)變換(DGT)算法。采用黃金分割快速搜索法減小計(jì)算量、提高計(jì)算速度。 然后，在光強(qiáng)函數(shù)的傅立葉變換域，討論了傳感器的復(fù)用問(wèn)題。重點(diǎn)針對(duì)并聯(lián)