多通道分布式光纤bragg光栅传感网络波长解调技术的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要光纤布喇格光栅(FBG，FiberBraggGrating)具有体积小、重量轻、可集成、抗电磁干扰，并且能够实现传感信息波长编码等特点，它的性能优于光强编码或相位编码的光纤传感器。因为多个光栅可以都写入到一根光纤上，并利用多路复用技术来编址，所以FBG传感器具备了分布式传感测量的能力，一个多通道分布式的传感网络可有数百个FBG传感器。但是，如何将传感网络中的数百个FBG传感器咖级的谐振波长位移从实时的、高精度的测量出来，这是光纤布喇格光栅传感技术走向实用化所面临的关键技术。本文对多通道分布式FBG传感网络

2、的波长解调技术进行了深入的研究，设计了一种新颖的多通道分布式FBG传感网络波长并行解调系统，该系统能实现多通道传感网络实时并行解调，解调精度高、稳定性好、解调速度快。主要内容包括：FBG传感理论模型和传感机理的分析；简单介绍了光栅的常用制作方法；研究了当今国内外常用的FBG波长解调方法及其复用网络波长解调技术：基于可调谐F-P滤波器设计了一种新颖的多通道分布式FBG传感网络波长并行解调系统，对其光路和电路硬件系统进行了具体的设计；深入研究了四种FBG波长标定方案，即基于电压信号峰值位置与波长的对应关系进行FBG波长标定、利用F-P滤

3、波器的扫描电压与其透射峰波长的对应关系进行标定、基于矩形脉冲电压信号的中心位置与波长的对应关系进行标定和基于光纤梳状滤波器实现FBGee,D,波长标定等四种方案；用分段线性插值、Lagrange插值和三次样条插值等三种插值方法对Bragg光栅进行中心波长标定实验，其中Lagrange插值和三次样条插值的精度很高，精度为4-1pm～土3pm，且稳定性好。当前，光纤布喇格光栅传感技术是国内外研究的热点，对光栅Braggde心波长的解调技术已有突破性的进展。开发出波长解调精度高、稳定性好、价格便宜的多通道分布式的光纤Bragg光栅传感系统

4、波长解调仪还有很多工作要做，这是光纤光栅传感技术实用化和产业化的关键。关键词：光纤Bragg光栅，分布式FBG传感网络，F-P滤波器，波长解调，波长标定武汉理工大学硕士学位论文FiberBragggratinghasthecharacteristicsofsmalldimension，lightinweight，approvalofintegration，resistingofelectromagneticinterference，beingcapableofrealizingwavelengthencoding,andSOon．T

5、heperformanceofFBGexcelsthefibersensoroflightintensityencodingorphaseencoding．ForagreatdealofFBGmi【ghtbewritteninafiberandbeencodedbymultiplexingtechnique，FBGsenSOrhasthecapabilityofdistributedsensingmeasureandamultichanneldistributedfiberBragg铲atjngsensingsystemnetwor

6、kmayhavehundredsofFBGsensors．Buthowtomeasurethepm—levelresonancewavelengthdisplacementofhundredsofFBGSenSOrsaccurately，whichisthekeytechniquestomakefiberBragggratingsensingtechniqueutilizedandindustrialized．Inthispaper，wavelengthdemodulationtechnologyofmultichatmeldist

7、ributedFBGsensingnetworkisresearcheddeeplyandakindofanoriginalandparalleldemodulationsystemformultichannelanddistributedFBGSensingnetwork，whichcandemodulateaccurately，stablyandrapidlymultichannelsensingnetwork，isdesigned．Thepaperincludes：analyzingthesensingtheoreticalm

8、odelandsensingtheoryofFBG；introducingthecommonmethodsofmanufacture；studyingthecommonmethodofFBGwavelengthdemodulation