基于级联长周期光纤光栅的分布式fbg解调系统研究

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1、＇ｒ．ｔ单位代码：１０２９３密级：考皮《僅硕女徐Ａ＂４若，々ｕ為雀论文题目：某于级联长周期光纤光栅的分布式ＦＢＧ解调系统研究学号１２１３０３２８２６姓名导师黄勇林专业学位类别工程硕±类型全日制专业（领域）工业工程？：■，，．■■ｒｎＩＩＩ．—■■■—？一‘ｒ论文提交日期２０１６年２月ResearchonthedistributedFBGdemodulationsystembasedoncas

2、cadedlong-periodfibergratingsThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByLuoXiaoSupervisor:Prof.HuangYonglinFeb2016南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也

3、不包含为获得南京邮电大学或其它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。一。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。＇居研巧生签名：ｈ日期：＞争＃勾南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阔；可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索：可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文

4、的巧容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。／異蛛ｏ研究生签名：：ｖｔ导师签名：日期衣４４片／／＿長午ｊ摘要光纤布拉格光栅（FBG）传感器是一个人们关注的热点，因为它对于应变、温度等物理量的敏感性，被普遍地运用到了许多领域。由于它能够对光波进行波长编码的特点，所以波长技术解调是对其进行检测分析的最主要的途径。级联长周期光纤光栅（CLPG）因为其谱型丰富且易于调节的特点，被广泛用作各种滤波器等其他器件。课题基于级联长周期光纤光栅的光谱特性将其作为边缘滤波器，实现了对分布式

5、光纤布拉格光栅传感信号的解调，从而测量出轴向应变的变化。本文进行的研究工作，主要包括以下几点：（1）详细地介绍光纤光栅传感技术的发展与分类，对光纤光栅解调技术和复用技术作了详细的叙述。对近些年来级联长周期光纤光栅在各个方面应用领域的研究现状进行了详细地介绍。通过耦合模理论分析了光波在波导中的传播情况。通过麦克斯韦方程对耦合模方程进行推导，得出光纤光栅布拉格条件以及反射率公式。（2）对光纤光栅的理论分析方法进行了详细地阐述，重点介绍了耦合模理论、传输矩阵法和傅里叶变换法。用OptiGrating仿真软件对长周期光纤光栅的透射谱进行了仿真，并通

6、过改变光栅周期、光栅长度、折射率调制深度、包层折射率几方面的参数分析其对长周期光纤光栅透射谱的影响规律。（3）介绍了级联长周期光纤光栅的模式理论及级联长周期光纤光栅透射谱公式的求解方法，使用Matlab对级联长周期光纤光栅的透射谱进行了仿真，并通过改变光栅之间的级联距离、相移量及级联光纤相对位置分析其对级联长周期光纤光栅透射谱特性的影响规律。可以看出通过调整级联距离、相移量及级联光纤相对位置等方法能够灵活控制级联长周期光纤光栅的输出光谱，为级联长周期光纤光栅的应用提供了一定的理论指导。（4）对基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调系统做了

7、详细的研究，在传统的基于长周期光纤光栅边缘滤波解调技术的基础上，提出了基于级联长周期光纤光栅的分布式FBG解调技术。该解调技术是利用级联长周期光纤光栅透射谱的多个线性区作为边缘滤波器，同时使用了一个多通道的带通滤波器，实现了对轴向应变的传感。对于采用波分复用技术的分布式传感系统，该解调技术有效的提高了采样速率和检测精确度。关键词:光纤布拉格光栅，级联长周期光纤光栅，边缘滤波，波分复用，分布式传感IAbstractPeoplepaycloseattentiontoopticalfiberBragggrating(FBG)sensor.Beca

8、useitisthecharacteristicsofthesensitivityofthestrain,temperatureandotherphysicalquantitie