光纖光柵的金屬化封裝及溫度解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、光纖光柵是一種性能良好的光纖無源器件,廣泛應(yīng)用于通信及傳感等領(lǐng)域。石英光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、靈敏度高、線性度好、波長編碼以及可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式傳感等優(yōu)點(diǎn),可以用于應(yīng)力、溫度、電流、加速度等多種物理參數(shù)的傳感測量,現(xiàn)在已廣泛的應(yīng)用于土木工程、石油開采、軍事、航天等領(lǐng)域。
　　 通常在制備光纖光柵時,需要出去保護(hù)層,從而導(dǎo)致其機(jī)械強(qiáng)度大大降低。因此作為傳感使用的光纖光柵應(yīng)具有良好的封裝保護(hù)。普通的采用有機(jī)聚合物涂覆層和高分子的膠

2、涂敷都存在易老化、蠕變、與被固定光纖或光柵容易產(chǎn)生相對位移而導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確等缺點(diǎn),大大限制了光纖及光柵的應(yīng)用?；诖朔N狀況,眾多的封裝技術(shù)應(yīng)用而生,其中金屬化封裝以穩(wěn)定牢固、延展性好、耐高溫、可焊性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),成為光纖封裝的新熱點(diǎn)。
　　 本文在分析光纖光柵傳感原理的基礎(chǔ)上,利用耦合模理論推導(dǎo)了光纖光柵溫度、應(yīng)變傳感的數(shù)學(xué)模型,為光纖光柵傳感器的封裝設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。然后,文章在比較分析了熱蒸發(fā)鍍膜、化學(xué)鍍膜、濺射鍍膜、電鍍、離

3、子鍍等傳統(tǒng)光纖光柵傳感器鍍膜方法優(yōu)劣的基礎(chǔ)上,采用了磁控濺射法實(shí)現(xiàn)了FBG傳感器的鍍膜工藝,詳細(xì)闡述了鍍膜理論并實(shí)現(xiàn)了FBG磁控濺射鍍膜的操控流程,完成了對FBG鍍可控膜厚的銅、錫等不同金屬鍍膜。
　　 其次,對鍍膜后的光纖光柵傳感器的溫度和應(yīng)變響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。鍍膜后溫度響應(yīng)由鍍膜前的10.1pm/℃增長到了11.3 pm/℃,靈敏度增長了11.2％,其溫敏特性得到了提高。而應(yīng)變特性基本沒有變化。再次,在分析光纖光柵傳感

4、信號不同解調(diào)方法的基礎(chǔ)上,采用長周期光纖光柵(LPFG)濾波法設(shè)計(jì)了信號解調(diào)方案。解調(diào)系統(tǒng)中,使用雙光路解調(diào),一路為經(jīng)過LPFG濾波的傳感信號,另一路為參考光信號,消除光源抖動以及又光源等系統(tǒng)噪聲帶來的影響。
　　 最后,對解調(diào)后的光傳感信號進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換、信號放大及濾波處理,并利用STC12C4052AD的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了模擬型號到數(shù)字信號的處理,溫度信息利用LCD1602的液晶屏進(jìn)行顯示,方便了人機(jī)交流。其中,DS18820芯片