高速光纖光柵傳感解調(diào)儀的設(shè)計(jì).pdf

1、光纖布拉格光柵FBG （Fiber Bragg Grating）傳感器因其體積小、靈敏度高、不受電磁干擾、可靠性高、成本低、易于集成和埋伏測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于民用工程、航空、船舶、電力和石油等領(lǐng)域。光柵的解調(diào)技術(shù)是光柵傳感器應(yīng)用中的核心技術(shù)之一，目前國內(nèi)已在實(shí)際應(yīng)用中的解調(diào)儀最高頻率為200HZ，但在某些實(shí)際應(yīng)用中，如需要對(duì)高速振動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這時(shí)200HZ的掃描頻率顯然不能滿足要求。 因此，本文設(shè)計(jì)了解調(diào)頻率

2、達(dá)2000HZ的光柵解調(diào)系統(tǒng)。首先研究了光纖光柵傳感原理及其解調(diào)方法，在分析比較了多種光柵解調(diào)方案后，選擇采用可調(diào)諧F—P（Fabry—Perot）腔解調(diào)法。對(duì)其關(guān)鍵的F—P腔的驅(qū)動(dòng)，以及光源部分電路和光電轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。高速信號(hào)采集、鋸齒波輸出控制和信號(hào)處理也是本文工作的重點(diǎn)部分。信號(hào)采集頻率直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度，信號(hào)采集的頻率越高，系統(tǒng)的檢測(cè)精度越好。鋸齒波輸出控制模塊的主要功能是通過D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生2000HZ鋸齒波給

3、F—P腔提供驅(qū)動(dòng)。信號(hào)處理部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分主要由FIR（finite impulse response）濾波器、尋峰模塊和中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算模塊。FIR濾波器主要作用是濾除高頻噪聲，提高尋峰算法的輸入信噪比。尋峰模塊是整個(gè)信號(hào)處理的重點(diǎn)部分，尋峰誤差直接決定整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度高低。本文設(shè)計(jì)了在算法輸入信噪比較好時(shí)平均尋峰誤差小于0.5pm的尋峰算法。中心波長(zhǎng)偏移量計(jì)算模塊根據(jù)已得到的峰值信息計(jì)算出相應(yīng)的中心波長(zhǎng)偏移量，以用來計(jì)算