本文選題：超弱光纖光柵解調(diào) + 光電檢測(cè)　； 參考：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：基于超低反射率光纖布拉格光柵的光纖傳感系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量、高空間分辨率的準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感組網(wǎng),在多參數(shù)和多信道分布光纖傳輸系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景,是當(dāng)前光纖傳感領(lǐng)域的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)。但由于該系統(tǒng)中所使用的光纖布拉格光柵具有極低的功率反射率(～0.1%),其傳感解調(diào)系統(tǒng)的光電檢測(cè)精度和檢測(cè)靈敏度對(duì)整個(gè)光纖傳感系統(tǒng)所能達(dá)到的性能、規(guī)模、復(fù)用能力以及所能容納的光纖光柵數(shù)量具有決定性的影響。因此對(duì)弱光柵光纖傳感系統(tǒng)光電檢測(cè)模塊和解調(diào)技術(shù)的研究,對(duì)于該傳感系統(tǒng)性能的提升和大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用具有重要的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值�；趯�(duì)超弱光纖光柵傳感系統(tǒng)的研究,本文提出了一套完整的符合超弱光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)要求的光電檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)方法。主要工作如下:1.使用APD代替PIN光電二極管作為光電探測(cè)器以增大電路的增益,選擇OPA657作為運(yùn)算放大器提高電路增益的同時(shí)減小引入的噪聲;2.前置放大電路后加入RC濾波電路,提高信噪比;3.經(jīng)計(jì)算確定反射信號(hào)光功率范圍是-25dBm～-33dBm,并設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為10k倍的前置放大電路。為保證電路帶寬在百兆以上同時(shí)保證放大倍數(shù),設(shè)計(jì)出一級(jí)或兩級(jí)主放大電路,并為每級(jí)電路計(jì)算最優(yōu)反饋電阻以及消振電容;4.使用TINA-TI對(duì)電路進(jìn)行仿真和調(diào)試并制作光電檢測(cè)電路實(shí)物。實(shí)驗(yàn)證明,光電檢測(cè)電路與超弱光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)連接后,滿足解調(diào)要求且性能穩(wěn)定。
[Abstract]:The fiber optic sensing system based on ultralow reflectivity fiber Bragg grating can realize a long distance, large capacity and high spatial resolution quasi-distributed fiber Bragg grating sensor network. It has a broad application prospect in multi-parameter and multi-channel distributed optical fiber transmission systems, and is an important research hotspot in the field of optical fiber sensing. However, because the fiber Bragg grating used in this system has a very low power reflectivity of 0.1%, the photoelectric detection accuracy and detection sensitivity of the sensing and demodulation system can achieve the performance and scale of the whole optical fiber sensing system. The ability of multiplexing and the number of fiber gratings that can be accommodated have a decisive effect. Therefore, the research on the photoelectric detection module and demodulation technology of the weak grating fiber sensing system has important practical significance and research value for the performance improvement and large-scale practical application of the sensing system. Based on the research of ultra-weak fiber Bragg grating sensing system, this paper presents a complete design method of photoelectric detection circuit which accords with the requirement of ultra-weak fiber grating demodulation system. The main work is as follows: 1. APD is used instead of PIN photodiode as photodetector to increase the circuit gain. OPA657 is chosen as the operational amplifier to increase the circuit gain while reducing the introduced noise. RC filter circuit is added after preamplifier circuit to improve signal-to-noise ratio (SNR). The optical power range of the reflected signal is determined to be -25 dBm-1 -33 dBm, and a preamplifier circuit with 10 k magnification is designed. In order to ensure that the bandwidth of the circuit is more than 100 megabits and the amplification multiple is guaranteed, the primary or two-stage main amplifier circuit is designed, and the optimal feedback resistance and damping capacitance are calculated for each stage circuit. Use TINA-TI to simulate and debug the circuit and make the photoelectric detection circuit. The experimental results show that the photoelectric detection circuit can meet the demodulation requirement and the performance is stable after it is connected with the ultra-weak fiber grating demodulation system.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN253

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1808847