基于阵列波导光栅的分布式光纤光栅温度解调系统研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者盘名：蘑；羊签字日期：ZoJ够年明“日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云婆王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云婆王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，

2、并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：垂；}导师签名：学位论文作者签名：侮7f导师签名：签字日期：年月日签字日期：ZotY年z月2，6日学位论文的主要创新点一、提出了一种基于DSP的阵列波导光栅温度解调系统设计方案，采用了光强法解调出了光纤光栅传感所处环境温度。该方法对温度的解调结果显示：系统对光纤布拉格光栅的波长解调具有高线性度，温度灵敏度为O．25733dB／℃，波长测量精度可达O．

3、001nm。二、提出了一种用于智能服装中的阵列波导光栅解调系统温度补偿算法。考虑将阵列波导光栅和光纤光栅两者的温度变化劬础行整合，使温度漂移对阵列波导光栅各通道输出谱的中心波长的影响转化到AT中，将中心波长用含有彳丁的关系式代替，推导出了带有温度补偿的阵列波导光栅温度解调公式。该算法使得阵列波导光栅克服了各通道输出谱中心波长A存在温度漂移现象，解调温度误差不大于士O．1℃。摘要光纤布拉格光栅传感器(FiberBraggGrating，FBG)是一种新型的光无源器件，在抗电磁干扰、轻巧、灵敏度等方面具有独特的优势，可

4、以用来测量应变、温度、压力以及一切可以转换为应变或温度的量。光纤布拉格光栅传感中的信号解调技术仍然是研究的难点和热点，常用的光纤布拉格光栅解调方法有分布式匹配光栅滤波解调法、非平衡Mach．Zehnder干涉仪解调法、光纤光栅激光传感器阵列法、可调谐光栅F．P滤波器法。常规光纤布拉格光栅解调系统体积大、价格昂贵等限制了其推广应用领域。基于阵列波导光栅(ArrayedWaveguideGrating，AWG)的光纤光栅解调方法是极具潜力的一种新型光纤布拉格光栅解调方法，具有精度高、解调速度快等特点。本文对基于阵列波导

5、光栅的光纤光栅解调系统进行了研究。在分析了光纤光栅温度传感原理和比较了几种常见的光纤光栅解调方法优缺点的基础上，提出了一种采用阵列波导光栅的光纤光栅环境温度信号的解调方法：设计了光纤光栅温度解调系统的光路，包括光源、隔离器、耦合器、光电探测器和阵列波导光栅；设计了光纤光栅温度解调系统的电路，包括调理放大电路和数字信号处理DSP电路、LCD显示电路；采用了耵公司的32位浮点DSPTMS320F28335作为系统的数据处理器，搭建了高精度、高灵敏度的阵列波导光栅温度解调实验平台，采用光强法对传感器所处环境温度进行解调，

6、并在此基础上提出了一种用于智能服装中的阵列波导光栅解调系统温度补偿方法。该算法有效地提高了应用于智能服装中人体温度测量的阵列波导光栅解调系统精度；搭建了实验平台，通过实验测得该解调系统的温度灵敏度为0．25733dB／℃，解调温度误差不大于±0．1℃，达到了预期设计要求。本文所设计的基于阵列波导光栅的分布式光纤光栅解调系统具有测量准确、成本低、实时监测等优点。由于采用了非芯片结构化设计实现了具有高线性度的阵列波导光栅解调系统的温度补偿方法，得到了带有温度补偿的阵列波导光栅温度解调公式，使解调精度得以提高。该解调系统

7、在医疗、军事、体育、航空航天等领域具有广泛应用前景。关键词：光纤光栅解调；阵列波导光栅；光纤布拉格光栅；温度补偿ABSTRACTFiberBragggrating(FBG)sensorisanewkindofopticalpassivecompoIlents．ithasumqueadvantagessuchasresistanttoelectromagneticinterference，light，highsensitivity，whichmakesitoneofthemostpotentialsensingele

8、mentmaterialconStitutingtheintelligentmaterial．Recently，theFiberBraggGratingsensorresearchhasnadconsiderabledevelopment，andcanbeusedtomeasurestrain，temperature．pressure．andallthing