毕业设计论文 光纤布拉格光栅应变测量系统研究

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1、毕业论文光纤布拉格光栅应变测量系统研究编号毕业设计（论文）题目光纤布拉格光栅应变测量系统研究二级学院电子信息及其自动化学院目录摘要IAbstractII1章绪论11．1课题研究背景及意义1引言11．1．1光纤光栅的发展动态21．1．2光纤光栅传感系统的研究意义5毕业论文光纤布拉格光栅应变测量系统研究1．2光纤光栅传感器应用的发展现状71.2.1国外研究现状71.2.2国内研究现状81．3课题研究内容92章光纤布拉格光栅应变测量系统的设计102．1光纤光栅应变测量系统的结构102．2传感头的设计12

2、2．2．1光纤布拉格光栅的耦合模理论分析122．2．2光纤布拉格光栅的应变测量原理132．3光纤光栅应变测量系统解调模块的设计142．3．1光纤光栅传感系统解调方案152.3．2边缘滤波法152．3．3被动解调法162．3．4可调光纤F-P滤波器解调法162．3．5可调谐窄带激光器扫描法172．3．6锁模调制法182．3．7环型反射器法192．3．8非平衡M-Z光纤干涉仪解调202．4光纤马赫一曾德尔干涉仪系统设计222．4.1光纤马赫一曾德尔干涉仪解调的原理222．4．2光纤马赫-曾德尔干涉仪光

3、纤系统构成232．4．3光纤马赫一曾德尔干涉仪的参数计算232．4．4压电陶瓷的调制及参数计242．5后续信号处理模块的设计252．5．1信号解调的基本原理262.5．2光纤光栅传感信号的解调262.6限制光纤马赫一曾德尔干涉仪动态范围的关键因素272.6.1低通滤波器的约束特性282．6．2有限的载波频率282．7本章小结293章系统的实验方案设计303．1光纤布拉格光栅应变测量系统实验研究303．2系统应变测量实验研究303．2.1应变加载的实现313．2．2测量数据的处理313．3本章小结3

4、24章实验系统分析334．1测量系统误差分析334．1．1系统误差来源334．1．2系统温度补偿的分析334．1．3光纤布拉格光栅的温度特性334.1．4温度补偿的实现344．2实验分析344．2．1系统应变测量实验分析34毕业论文光纤布拉格光栅应变测量系统研究4．2．2相位生成载波解调系统实验分析354．3本章小结355章结论37致谢38参考文献39毕业论文光纤布拉格光栅应变测量系统研究　　摘要　　本文以光纤布拉格光栅应变测量系统的设计和实验研究为目的，在对国内外研究现状进行了深入分析的基础上，

5、归纳了当前光纤光栅传感器的发展趋势及在实际应用中需要解决的几个主要问题，并针对光纤布拉格光栅应变测量系统的实际需要，对光纤光栅应变测量系统的各个环节进行了研究。首先，论文从光纤布拉格光栅应变测量系统的理论模型入手，着重对光纤光栅应变传感特性进行了系统的分析，论证了光纤布拉格光栅作为传感头用于应变测量的优越性；在分析比较了常见的信号解调技术的优缺点基础上，提出应用光纤马赫-曾德尔干涉仪与相位生成载波调制解调技术相结合的方法来实现光纤光栅传感信号的解调，通过详细的理论分析论证了系统方案的可行性；并指出

6、了限制光纤马赫-曾德尔干涉仪动态范围上限的关键因素。其次，对光纤布拉格光栅应变测量系统进行了实验方案设计。通过光纤布拉格光栅应变特性的测试实验，验证了光纤布拉格光栅中心反射波长与应变的线性关系：对应变测量系统进行了实验方案设计和仿真实验研究，证明了系统所设计的解调方案能够实现系统的高精度测量。最后，对实验系统进行了分析。基于光纤光栅的温度晌应特性，提出用一个参考光栅来进行光纤光栅应变测量温度补偿的设计方案，并详细推导了其补偿原理，证明了该方法的可行性；此外，系统在进行温度补偿的同时也消除了外界干扰

7、对应变测量的影响。关键词:光纤布拉格光栅;光纤光栅测量系统;应变测量;光纤马赫-曾德尔干涉仪;信号解调;相位生成载波毕业论文光纤布拉格光栅应变测量系统研究Abstract　　Inthethesis，strainmeasurementsystemofFBGisdesignedsystemicallyandresearchedbyexperiment．BasedonanalysisofdomesticandforeignstudyactualitiesonFBGdevelopmenttrendands

8、everalmainproblemsofFBGsensorinapplicationaresummarized．Andtomeettheneedofpracticalstrainmeasurementsystem，weresearcheachaspectasdesignforstrainmeasurementsystemofFBG　　First，startingwiththeoreticmodelofstrainmeasurementsystemofFBG，focusesonthe