基于可调谐f-p滤波器的光纤光栅波长解调系统设计

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1、哈尔滨理工大学硕士学位论文基于可调谐F-P滤波器的光纤光栅波长解调系统设计姓名：关思敏申请学位级别：硕士专业：@指导教师：赵洪201103哈尔滨理工大学工学硕士学位论文基于可调谐F．P滤波器的光纤光栅波长解调系统设计摘要光纤布喇格光栅(FiberBraggGrating，FBG)传感器是一种新型的光纤传感器。与传统传感器相比，光纤传感器的抗干扰能力强、耐高温、耐腐蚀、传输距离远，除此之外，光纤布喇格光栅传感器因为采用波长信息作为传感信号，所以可以免受光强波动和光纤弯曲损耗等影响，在分布式多点实时在线监控系统中有着更显著的优势。光纤光栅传感器可以实现对应

2、变、温度、压力等物理量的测量，所以在结构健康监测、航空航天、石油工业等领域得到了广泛的应用。在实际工程中，FBG传感器波长信息的解调一直以来都是研究的重点和难点，设计出高精度、低成本的解调系统对光纤光栅传感器实用化有着重要的意义。本文主要研究了基于可调谐珐．珀(Fabry．Perot，F．P)滤波器的解调系统，首先，介绍了光纤光栅传感器的发展和应用状况，研究了光纤光栅传感原理及可调谐F-P滤波器的原理和特性。其次，针对F．P滤波器固有的迟滞性和蠕变性等问题，设计了一个新型的带有串联实时校正结构的FBG解调系统，用以修正电压一波长曲线，提高解调精度。解调

3、系统中由于各种固有噪声的存在，使得输出的电压信号产生失真，为了得到准确的峰值发生时刻，重点在于尽可能精确的找到峰值点。因此需要对采集的信号依次进行低通滤波处理和曲线拟合处理。本文主要采用了数字低通滤波算法和基于最小二乘法的L．M寻峰算法，这两种算法的结合保证了峰值发生时刻的准确定位，有效地提高了解调精度。关键词可调谐F．P滤波器；光纤光栅；现场可编程逻辑门阵列；Levenberg—Marquardt算法哈尔滨理工大学工学硕上学位论文DesignonFBGWavelengthDemodulationSystemBasedonaTunableF．．PFil

4、terAbstractFiberBraggGrating(FBG)arenewfibersensors．Theyhavesomespecialcharacters，suchausimmunityfrominterference，thermostability,corrosionresistanceandfartransmissionrange．TheyCanalsokeepawayfromlightintensityfiuctuationandfiberbendinglossduetothemodulationbywavelengthaSsensing

5、signals．FBGsensorsaredramaticallybetterthantraditionalones011realtimemonitoringsystems．TheycallmeaSureparameterslikestress，temperatureandstrain,soFBGsensorshavewidelyappliedinthefieldofstructurehealthmonitoring，aerospaceandpetrochemicalindustry．Thedifficultyofthistechnologyinpra

6、cticalprojectishowtodemodulatethewavelength．Thedemodulationsystem、^，itlllli曲accuracy,lowcostisbeofgreatsignifiance．ThisthesismainlystudyonFBGwavelengthdemodulationsystembaSedonatunablefabry—perotfilter．Firstofall，thepaperpresentsthedevelopmentandapplicationofFBGsensors．BothFBGse

7、nsortheoryandF·Ptheoryareintroducedtoo．Subsequently,forsolvingtheinherentdefectlikehysteresisandcreepofF—Pfilter,amodifiedseriesrealtimecorrectionsystemisdesigned．Itisusedforcorrectingthefunctionbeweenvoltageandwavelength．Signaldistortionismadebynoise．TheexactpeakpointCanascerta

8、inthemoment．Lowpassfilteringtechnologyandcurvef