隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展,越來越多的光纖傳感器及其解調(diào)設(shè)備相繼得到研制,但現(xiàn)有解調(diào)產(chǎn)品的解調(diào)精度、分辨率、帶寬等性能指標(biāo)不能滿足高精度檢測的需求。因此,高精度、高可靠性的光纖傳感檢測裝置的研究具有十分重要的意義。本文以光纖Bragg光柵的應(yīng)用為基礎(chǔ),針對光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,對現(xiàn)有解調(diào)方法性能的優(yōu)劣進行了分析,提出了一種高精度的FBG傳感解調(diào)系統(tǒng)—基于可調(diào)諧掃描激光器的高精度FBG解調(diào)系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括:解調(diào)系統(tǒng)光路設(shè)計、可調(diào)諧掃描激光硬件設(shè)計、F-P濾波器等關(guān)鍵器件研制、解調(diào)系統(tǒng)軟件實現(xiàn)及波長提取優(yōu)化算法研究。首先,論文針對現(xiàn)有光纖光柵解調(diào)儀的優(yōu)缺點,提出了可調(diào)諧掃描激光器解調(diào)方法,研制了適用于本系統(tǒng)的F-P濾波器等關(guān)鍵器件,F-P濾波器的自由光譜區(qū)可達50nm,精細度達到1000,并對其他光學(xué)器件進行了性能分析,完成解調(diào)系統(tǒng)整體的光路設(shè)計。其次,論文完成了激光器硬件電路的設(shè)計制作,包括泵浦源驅(qū)動電路的設(shè)計分析、溫度控制電路的設(shè)計實現(xiàn)、放大電路的設(shè)計制作及光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用。同時,在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,開發(fā)了一套基于LabVIEW的解調(diào)系統(tǒng)軟件。實現(xiàn)了解調(diào)系統(tǒng)實時解調(diào)和實時存儲等功能。最后,針對高精度解調(diào)測試標(biāo)定難的問題,本文提出采用標(biāo)準(zhǔn)具作為被測對象的方法,完成了系統(tǒng)標(biāo)定。對不同掃描頻率下的解調(diào)精度及波長分布關(guān)系進行分析,根據(jù)解調(diào)數(shù)據(jù)的分布情況,提出波長優(yōu)化算法,將解調(diào)精度進一步提高。最終,研制出解調(diào)精度為0.8pm、解調(diào)帶寬為1525-1565nm、穩(wěn)定性為0.8pm的的高精度光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP212;TN248
【部分圖文】：

濾波器的研制及可調(diào)諧掃描激光器的光路設(shè)計等方面進行研究設(shè)計。3.1 FBG 解調(diào)系統(tǒng)總體設(shè)計新一代的高精度光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)是限制光纖Bragg光柵傳感器被使用的重要因素之一，為了提高傳感系統(tǒng)解調(diào)精度、降低系統(tǒng)成本，本文提圖 3.1 所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要由可調(diào)諧掃描激光器、傳感光路、電路硬解調(diào)軟件四大部分組成�？烧{(diào)諧掃描激光器作為系統(tǒng)光源，由光隔離器、波用器、摻鉺光纖、耦合器及 F-P 光濾波器組成，由摻鉺光纖將單波長光源進激放大，由三角波掃描驅(qū)動信號控制 F-P 濾波器周期性輸出單束光，形成環(huán)出結(jié)構(gòu)，掃描線寬由 F-P 光濾波器性能決定，掃描帶寬可以達到 50pm，輸光的光功率可以達到 1.4mW，由于可調(diào)諧掃描激光器做發(fā)射光源，輸出波斷地在 1525-1565nm 之間來回掃描，在接收模塊上無需額外增加 F-P 濾波器化了系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)。

圖 3.7 F-P 濾波器 3dB 帶寬測試曲線圖LED 寬帶光源和光波長計進行 F-P 濾波器的 FSR 指標(biāo) YOKOGAWA 公司的 AQ6151 型號光波長計，波長精度為 0.1pm，波長測量范圍為 1270-1650nm。測試結(jié)果如接近 50nm，由此，計算精細度可達到 1000，精細度越越小，解調(diào)系統(tǒng)的分辨率越高。

圖 3.7 F-P 濾波器 3dB 帶寬測試曲線圖利用 SLED 寬帶光源和光波長計進行 F-P 濾波器的 FSR 指標(biāo)測試，光波長計采用日本 YOKOGAWA 公司的 AQ6151 型號光波長計，波長精度為±0.3pm，顯示分辨率為 0.1pm，波長測量范圍為 1270-1650nm。測試結(jié)果如圖 3.8 所示，自由光譜區(qū)接近 50nm，由此，計算精細度可達到 1000，精細度越高，說明透射波長的跳變越小，解調(diào)系統(tǒng)的分辨率越高。

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本文編號：2826665