光纖Fabry-Perot（FP）傳感器因其具有精度高、體積小、動(dòng)態(tài)范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于航空航天、油田、橋梁、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)外界物理量的測(cè)量,諸如:壓力、溫度、應(yīng)力/應(yīng)變、折射率、位移等。而對(duì)于光纖FP傳感器的實(shí)際應(yīng)用而言,關(guān)鍵問(wèn)題是如何通過(guò)FP腔長(zhǎng)度解調(diào)獲得被測(cè)量。本文基于腔長(zhǎng)匹配原理,采用光楔與CCD線陣的組合結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了用于外界物理量高精度、大動(dòng)態(tài)范圍測(cè)量的光纖FP傳感器非掃描相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)。具體包括以下幾個(gè)方面:首先,從光纖FP傳感器的傳感原理出發(fā),對(duì)比分析了目前主要的幾種解調(diào)方法,并確定采用的解調(diào)方法-非掃描相關(guān)解調(diào)法。根據(jù)非掃描相關(guān)解調(diào)原理,建立了相關(guān)干涉信號(hào)的數(shù)學(xué)模型,討論了不同光源光譜分布對(duì)信號(hào)的影響,并對(duì)其進(jìn)行理論分析與仿真,驗(yàn)證了光楔可用于FP傳感器腔長(zhǎng)解調(diào)的可行性。然后,探討了非掃描相關(guān)解調(diào)系統(tǒng)的總體方案,并設(shè)計(jì)了光路、電路與系統(tǒng)軟件。光路部分主要涉及光路的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、各個(gè)器件的參數(shù)確定以及光路對(duì)準(zhǔn);電路部分主要根據(jù)相關(guān)干涉信號(hào)的特征以及性能要求,實(shí)現(xiàn)了以FPGA為主控制模塊,外圍集成CCD線陣驅(qū)動(dòng)模塊、A/D信號(hào)模塊以及串口通信模... 

【文章來(lái)源】：西安工業(yè)大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

國(guó)外公司典型產(chǎn)品

9）可近似為 Δ=λλ2m2qL 兩邊求微分可得腔長(zhǎng)測(cè)量的相對(duì)誤差為δλλλδ Δ Δ=2m2qL 2.20）帶入式（2.22）中可得δΔλ+δ=2()2 qqmqLmλ 的測(cè)量誤差，由此可知該解調(diào)方法的測(cè)量誤差跟干涉級(jí)次辨率以及兩波峰之間的周期數(shù)量均有關(guān)系。當(dāng)然可以通過(guò)多次期數(shù)目的方法降低干涉級(jí)次和波長(zhǎng)分辨率誤差對(duì)解調(diào)位移精度

波長(zhǎng)一般定位在 1100nm 以內(nèi)，800nm 以上，限于制作材料與工藝，還沒(méi)有可見(jiàn)光波段的 SLED 光源，中心波長(zhǎng)多以 850、830 和 980nm 為主。如圖 2.21（a）所示為解調(diào)系統(tǒng)采用的 SLED 光源，中心波長(zhǎng) 850nm，3dB 帶寬 60nm，光譜范圍覆蓋 780~900nm，單模光纖耦合輸出，fc/apc 接頭，典型功率 15mW，其光譜分布如圖 2.21（b）所示。同時(shí)為了避免 2× 2光纖耦合器的返回光太強(qiáng)燒毀 SLED 光源，光源后端必須加光纖隔離器，且已內(nèi)置在光源機(jī)箱內(nèi)，光纖隔離器中心波長(zhǎng) 850nm，在 850± 50nm 寬光譜范圍內(nèi)僅有2dB 的插入損耗，隔離度可到 32dB。


本文編號(hào)：3324769