长周期光纤光栅—布拉格光纤光栅多波长测温系统研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目长周期光纤光栅-布拉格光纤光栅多波长测温系统研究作者姓名王光宇学科专业光学工程指导教师张燕君2016年5月中图分类号：TP247学校代码：10216UDC：535.4密级：公开工学硕士学位论文长周期光纤光栅-布拉格光纤光栅多波长测温系统研究硕士研究生：王光宇导师：张燕君教授申请学位：工学硕士学科专业：光学工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinopticalengineeringMULTIPLEWAV

2、ELENGTHDEMODULATIONTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMOFLONGPERIODFIBERGRATINGANDFIBERBRAGGGRATINGByWangGuangyuSupervisor:ProfessorZhangYanjunYanshanUniversityMay.2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《长周期光纤光栅-布拉格光纤光栅多波长测温系统研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明

3、部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《长周期光纤光栅-布拉格光纤光栅多波长测温系统研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以

4、采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随着科技的发展，布拉格光纤光栅(FBG)受到越来越多的重视，使得FBG成为最有发展前景的光纤无源器件之一。FBG有着抗电磁干扰能力强、耐腐性好、反应灵敏、体积小、能够形成分布式测量系统等的优点。为了对FBG的中心波长进行解调，本文提出了一种长周期光纤光栅(LPFG)-FBG多波长解调方法，该方法将LPFG的透射谱和FBG反射

5、谱特性相结合。该解调方法结构简单，测量精度高，能够实现对温度、应力等的多点测量。本文主要进行了以下几个方面的工作：首先，本文对FBG的国内外研究现状进行深入的研究，明确研究了意义。对光纤光栅的种类进行了简要介绍，应用耦合模式理论对FBG和LPFG的传感原理进行了深入的分析，着重研究了温度对FBG和LPFG传输特性的影响。其次，深入的分析了几种常见的FBG解调方法，在对传统解调方式进行深入研究的基础上，提出了一种LPFG-FBG多波长解调方法。该方法可以通过FBG反射光功率的变化解调出FBG中心波长的变化，可以通过LPFG透射谱

6、损耗峰的高带宽提高FBG测量点数，实现多点测量。再次，对FBG温敏特性进行了深入的研究，通过封装方式来提高FBG的温敏特性，并且对几种不同的封装保护方式进行了温敏特性实验，最终选取了以铝片为基底封装的FBG作为系统的温度传感器。编写了STM32下位机信号采集处理程序和上位机LabVIEW程序，上位机能够显示FBG所测得外界温度，并且能够存储外界温度值存储，进行上位机之间的通信。最后，进行了FBG中心波长-电压标定实验和FBG中心波长-温度实验，最终得到了电压值和温度的关系。搭建了实验系统，通过反复的实验验证了系统的稳定性和可靠

7、性，系统能够对多个FBG的中心波长进行解调，有一定的应用前景。关键词：FBG；LPFG；解调；封装；STM32；LabVIEWI燕山大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,FiberBraggGrating(FBG)hasattractedmoreandmoreattention,FBGbecomesoneofthemostpromisingpassivefiberdevices.FBGhasastrongantielectromagneticint

8、erference,goodcorrosionresistance,quickresponse,smallvolume,andformthedistributedmeasurementsystemetc.Inordertodemodulatethecenterwaveleng