光纖MEMS法布里—珀羅壓力傳感器的解調和復用.pdf

1、光纖微機電系統(tǒng)(MEMS)法布里-珀羅(F-P)傳感器作為一種高精度的干涉型光纖傳感器，具有體積小、靈敏度高、性能穩(wěn)定、不受電磁干擾、適用于惡劣環(huán)境、能遠程信號處理以及可以復用等眾多優(yōu)點，在城市建設、土木工程、環(huán)境監(jiān)測、電力系統(tǒng)、航空航天、醫(yī)學及生物方面得到了廣泛的應用。 在光纖法-珀傳感器的測量系統(tǒng)中，解調技術是系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵。光纖法-珀傳感器的信號解調主要有強度解調與相位解調兩大類。強度解調一般利用單色光源，根據(jù)強度變化求解

2、出腔長；而相位解調則是應用寬帶光源或是波長可調諧光源，通過相位變化求出腔長。實際使用中常需要用多個光學傳感器測量溫度、應力和壓力等物理量，這就使得多路復用成為光學傳感器的一個重要問題。復用使得單個傳感器的成本大幅度降低，提高了光學傳感器對傳統(tǒng)的電子傳感器的競爭力。但是法-珀傳感器由于受其原理限制，不管采用強度法還是相位法來解調，復用技術都十分困難。因此，論文提出基于強度法的波分復用方案和基于相位法的空分復用方案，對于進一步推進光纖傳感技

3、術的發(fā)展，具有明顯的學術意義和應用前景。 本文研究了基于強度解調原理的光纖F-P傳感器的雙波長解調方法。理論分析了雙波長解調的基本原理，實驗研究了光纖MEMS壓力傳感器的解調技術。研究結果證明雙波長解調法可以補償傳感器光網(wǎng)中和波長無關的變動引起的誤差。進一步研究了基于相位解調法的光纖F-P傳感器的傅里葉變換方法，通過傅里葉變換后的頻譜與腔長的關系解調傳感器，并通過實驗進行驗證。實驗結果表明：傅里葉解調法受光源強度波動的影響較小，

4、解調精度高，跟雙波長方法比最大的優(yōu)點在于能直接解調出腔長的絕對值。 提出和研究了基于雙波長解調原理的光纖MEMS法-珀壓力傳感器的波分復用方法，建立了相應的復用解調系統(tǒng)，實現(xiàn)了光纖MEMS法-珀壓力傳感器的準分布式測量。實驗結果表明，該系統(tǒng)具有好的線性、靈敏度和精度，復用能力強且傳感器間無串擾。進一步提出和研究了基于傅里葉解調法的空分復用方法，利用光開關來實現(xiàn)復用解調。和其他頻分波分復用系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)優(yōu)點是：傳感器的反射信號包