本文關(guān)鍵詞：高分辨率的多路復(fù)用光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)研究

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【摘要】：分布式光纖光柵溫度傳感系統(tǒng)是一種具備多種優(yōu)點、極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛥?shù)測量系統(tǒng),具有抗電磁干擾能力強、可同時測量應(yīng)變和溫度、測量精度高、系統(tǒng)重量輕的特點,是航天載荷參數(shù)測量的重要發(fā)展方向。本課題將在原有工作基礎(chǔ)上研制高性能的光纖光柵解調(diào)測量系統(tǒng),實現(xiàn)對待測結(jié)構(gòu)件各監(jiān)控點溫度的高靈敏度實時測量。文中設(shè)計并搭建了一套基于緊湊型可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的高分辨率的可復(fù)用光纖光柵波長解調(diào)系統(tǒng)。解調(diào)測試系統(tǒng)采用波長調(diào)諧范圍為1546nm至1558nm的緊湊型可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為激光源,以提高系統(tǒng)的簡潔性、波長分辨率以及響應(yīng)速率,通過加入標準氣室作為波長基準以提高系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。使用電流直接調(diào)制的辦法,實現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器高達lpm分辨率的準連續(xù)波長掃描。對于解調(diào)測試系統(tǒng)的解調(diào)過程進行了模擬,分析了激光器掃描步長與解調(diào)誤差之間的定性關(guān)系。得出了解調(diào)誤差隨激光器掃描步長增大而增大,并略小于掃描步長這一結(jié)論。從而推論出,以lpm波長分辨率掃描,可以得到優(yōu)于lpm的解調(diào)波長分辨率。隨后對重心算法進行了算法魯棒性模擬和分析,分析了在不同程度的各類噪聲影響下,算法解調(diào)誤差的波動情況。經(jīng)過多次隨機模擬,驗證了算法穩(wěn)定性高、受噪聲影響小的特性,為接下來的實驗打下了良好的理論基礎(chǔ)。在解調(diào)時,利用分段掃描和重心算法提高光纖光柵中心波長的解調(diào)精確度和穩(wěn)定性。通過測試單根FBG的波長解調(diào)情況以及在外加控溫的情況下的溫度波動情況,得到測溫傳感系統(tǒng)的波長分辨率優(yōu)于lpm,精確度接近2pm,在1550nm附近獲得0.1℃的溫度分辨率。通過在30℃～120℃大范圍改變環(huán)境溫度,測試得到解調(diào)波長隨溫度變化線性度良好,重復(fù)度高。通過串接多根FBG進行測試,驗證了系統(tǒng)的復(fù)用能力。解調(diào)系統(tǒng)的解調(diào)周期約為30s,已經(jīng)能夠滿足常用的各類傳感場景的要求。測試結(jié)果表明,系統(tǒng)長時間工作穩(wěn)定,分辨率高,具有較廣泛的應(yīng)用背景。
【關(guān)鍵詞】：光纖光學(xué) 光纖光柵傳感系統(tǒng) 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器 準連續(xù)波長掃描 重心算法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究基礎(chǔ)11-12
• 1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究進展12-16
• 1.4 研究目的與意義16-18
• 1.5 章節(jié)安排18-19
• 1.6 本章小結(jié)19-20
• 2 光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及波長解調(diào)原理20-38
• 2.1 光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計方案20-22
• 2.2 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與組成22-23
• 2.3 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的光學(xué)部分設(shè)計方案與實驗23-28
• 2.4 光電轉(zhuǎn)換與信號處理電路設(shè)計方案及實驗28-31
• 2.5 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計31-33
• 2.6 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的準連續(xù)波長掃描方法及實驗33-35
• 2.7 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的波長解調(diào)原理35-37
• 2.8 本章小結(jié)37-38
• 3 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的特性模擬及實驗分析38-50
• 3.1 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的解調(diào)過程的特性模擬38-39
• 3.2 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的重心算法魯棒性分析39-42
• 3.3 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的解調(diào)過程及算法模擬小結(jié)42-43
• 3.4 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的單根FBG波長解調(diào)測試43-45
• 3.5 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的單根FBG波長穩(wěn)定性測試45-46
• 3.6 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)的多根FBG解調(diào)測試46-48
• 3.7 光纖光柵解調(diào)測試系統(tǒng)各項實驗測試的討論和分析48
• 3.8 本章小結(jié)48-50
• 4 總結(jié)和展望50-52
• 4.1 本論文的主要工作50
• 4.2 本論文的主要創(chuàng)新點50-51
• 4.3 后續(xù)工作展望51-52
• 參考文獻52-56
• 作者簡歷56-58
• 發(fā)表文章目錄58

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