光纖光柵傳感關(guān)鍵技術(shù)和雙光纖光柵應(yīng)力傳感研究.pdf

1、光纖光柵及其在光纖傳感器中的廣泛而良好的應(yīng)用前景引起了人們普遍的關(guān)注，由于它自身優(yōu)良的濾波特性及信息對(duì)波長(zhǎng)編碼的特點(diǎn)，使其成為近些年來(lái)出現(xiàn)的一種新型光子器件。光纖光柵傳感器具有不受電磁干擾、信號(hào)帶寬大、靈敏度高、易于復(fù)用、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，適于在高溫、腐蝕性或危險(xiǎn)性環(huán)境使用等優(yōu)點(diǎn)，這種傳感器在電力系統(tǒng)、大型建筑和油井等特殊場(chǎng)合的安全監(jiān)測(cè)方面具有極為重要的意義。本文主要以布拉格(FBG)光纖光柵作為研究對(duì)象，對(duì)光纖布喇格光柵在傳感領(lǐng)域的應(yīng)

2、用，傳感的解調(diào)方法開展了比較深入的研究。論文的主要內(nèi)容包括： 1、論述了近年來(lái)光纖光柵應(yīng)用于通信和傳感領(lǐng)域的研究成果，對(duì)其成柵機(jī)理作用機(jī)制及光纖光柵傳感器的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。 2、對(duì)光纖光柵傳感的關(guān)鍵技術(shù)，寫入技術(shù)和調(diào)諧技術(shù)進(jìn)行了較深入系統(tǒng)的研究和分析。 3、深入研究了耦合模理論、光纖光柵布喇格條件及其反射譜公式。由布喇格條件出發(fā)，著重分析了溫度和應(yīng)力導(dǎo)致的反射波長(zhǎng)變化，推導(dǎo)了受均勻壓力作用時(shí)，其波長(zhǎng)隨壓力變化的公

3、式。實(shí)驗(yàn)研究了應(yīng)力和溫度對(duì)光纖光柵反射波長(zhǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論結(jié)果。 4、對(duì)光纖光柵傳感器的應(yīng)力和溫度交叉敏感問(wèn)題及同時(shí)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了研究，理論上推導(dǎo)出光纖光柵法布里一泊羅腔結(jié)構(gòu)的輸出光強(qiáng)隨反射波長(zhǎng)的變化。提出并論證了一種雙光纖布喇格光柵溫度不敏感的應(yīng)力雙傳感方案。在同一根光纖上寫入間隔一定距離的兩個(gè)完全一樣的布拉格光纖光柵，形成一個(gè)光纖光柵法布里－泊羅腔結(jié)構(gòu)，其中參考光柵只受溫度的影響，測(cè)量光柵同時(shí)受溫度和應(yīng)力的影響，在應(yīng)力

4、的影響下測(cè)量光柵的反射波長(zhǎng)發(fā)生變化從而導(dǎo)致雙光纖光柵的反射光的干涉強(qiáng)度發(fā)生改變，但溫度變化并不影響反射光強(qiáng)的變化，通過(guò)測(cè)量反射光中的干涉光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化，就可以實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償應(yīng)力的參數(shù)的測(cè)量。 5、研究了目前光纖光柵傳感信號(hào)解調(diào)系統(tǒng)主要面臨的技術(shù)問(wèn)題?？偨Y(jié)了現(xiàn)有的光纖光柵傳感系統(tǒng)中的解調(diào)方法，比較了其優(yōu)劣。在此基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一種基于螺旋微進(jìn)器的匹配FBG傳感解調(diào)方案，進(jìn)行了理論推導(dǎo)，給出了加載線性信號(hào)情況下解調(diào)信號(hào)的理論表達(dá)