低反射率FBG傳感系統(tǒng)及其與光纖干涉儀的復用.pdf

1、在科技高速發(fā)展的信息時代，光電技術、信息技術在各個行業(yè)和領域的作用越來越重要。其中,光電技術中的光纖通信和光纖傳感越來越受到人們的密切關注，本課題主要研究光纖傳感系統(tǒng)。相比電子傳感器，光纖傳感器[1,2]具有抗電磁干擾非常強、絕緣性也非常好、易為各種光探測器接收等優(yōu)點，應用極為廣泛，包括大型結構、電力、航空、安防、地質(zhì)、交通、石化、軍事等領域。根據(jù)不同的需要,它也由單點檢測發(fā)展成為多點和分布式檢測[3]。本文主要研究低反射率光纖布拉格光

2、柵(FBG)傳感系統(tǒng)，在此基礎上討論了低反射率FBG傳感系統(tǒng)與光纖干涉儀的復用。
　　首先，本文分析了各種常見的光纖傳感系統(tǒng)的技術路線，包括準分布式光纖傳感系統(tǒng)、基于干涉儀的分布式光纖傳感系統(tǒng)[3,4,5,6]以及基于OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)。在準分布式光纖傳感系統(tǒng)中主要討論了FBG傳感系統(tǒng)的應用、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。然后又分析討論了最基本的三種光纖干涉儀的原理和結構，包括Mach-Zehnder干涉儀、光纖Michelson干涉

3、儀以及光纖Sagnac干涉儀。最后簡單介紹了基于光時域反射(OTDR)的分布式光纖傳感系統(tǒng)的分類和原理。
　　然后，本文分析了FBG傳感器及其傳感系統(tǒng)的工作原理，包括FBG的應變特性和溫度特性，并介紹了FBG的各種解調(diào)技術和復用技術。在此基礎上深入分析了影響FBG傳感系統(tǒng)容量的因素，并對系統(tǒng)容量進行了仿真。根據(jù)仿真結果，搭建了基于時分復用和窄波長掃描激光的低反射率FBG光纖傳感系統(tǒng)。該方案大大提高了FBG傳感系統(tǒng)的容量和距離，實現(xiàn)

4、了多傳感點的參量測量。
　　最后，研究了低反射率FBG傳感系統(tǒng)與光纖干涉儀的復用。首先討論了基于波長掃描的白光干涉技術的原理，并采用LabView[7]對傅里葉解調(diào)方法[8,9]進行仿真。作為對比，本文還重點討論了基于3×3耦合器解調(diào)技術及其原理[10-17]，并采用MatLab對解調(diào)方法進行仿真。之后，又搭建了基于寬波長掃描激光的FBG傳感系統(tǒng)與光纖干涉儀復用的傳感系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，我們采用白光干涉技術對干涉信號進行解調(diào)，采用波