分布式光纤光栅传感系统中微弱信号检测研究.pdf

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1、428西安理工大学学报JournalofXi’anUniversityofTechnology(2013)Vo1．29No．4文章编号：1006-4710(2013)04-0428-06分布式光纤光栅传感系统中微弱信号检测研究王亚萍，胡辽林，张卫超(西安理工大学机械与精密仪器工程学院，陕西，西安710048)摘要：设计了能够检测和放大微弱信号的光电检测和处理电路，包括带差分输入和调零输出的前置放大、放大倍数可调的二级放大、低通滤波、电源转换、保护及滤波和数据采集等，并用Multisim对其进行了仿真和实验测试。仿真和实验测试结果表明，该检测电路能够检测nw级的光信

2、号，具有优异的抗干扰性能，线性较好。关键词：光纤光栅；传感；微弱信号；光电检测中图分类号：TN86，TN248．4文献标志码：AResearchonWeakSignalDetectinginDistributedFBGSensingSystemWANGYaping，HULiaolin，ZHANGWeichao(FacultyofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’an710048，China)Abstract：Theweaksignaldetectin

3、gandprocessingcircuitsaredesigned，whichincludepre—amplifiercircuitswithdifferentialinputandzero—measurandoutput，amplifiedfoldadjustablesecondamplificationcircuits，low-passfilter，powerconversioncircuits，powersupplyprotectionandfiltering，dataacquisitioncircuits，etc．Thesecircuitsaresimul

4、atedbyMultisimandtestedinexperiment．TheresultsfromthesimulationandexperimentsindicatethatthesedetectioncircuitsareabletodetectnWgradelightsignal，havingtheexcellentanti—interferenceperformancesandbetterlinearity．Keywords：fiberBragggrating；sensing；weaksignal；photoelectricdetection光纤光栅(F

5、iberBraggGrating，FBG)传感器广了能够检测微弱传感信号的光电检测和处理电路，泛用于应变和温度等参量的测量。FBG传感检测能够用于nw级微弱光信号的检测。并将设计的电的是光栅反射信号波长的变化，与光源的偏振态、相路用于分布式光纤光栅传感系统中，效果良好。位和强度无关，对外界参量的测量精度主要由波长1基于光可调谐滤波器的光纤光栅传感解调系统的精度决定引。对于分布式FBG传感系系统统，通常要求解调系统具有很高的解调速度和精度，能够检测微弱光信号，并可长期稳定工作。对基于光可调谐滤波器的分布式FBG传感系统FBG传感信号解调时，一般不能对含有传感信息的如

6、图1所示。ASE(AmplifiedSpontaneousEmission)光信号直接进行处理，需要将其转换为电信号后再宽带光源为系统光源，光通过隔离器后进入3dB耦处理。光信号经过长距离传输或由低反射率FBG合器，然后入射到传感FBG阵列。满足特定波长条反射，有时十分微弱，一般在几nw到几百w之件的光将被FBG阵列沿原路返回。当FBG的外界间，外界环境对此影响也很大，这就对光电检测的设环境(温度或应力等)发生变化时，会引起光栅有效计提出了很高的要求J。检测微弱光信号的能力折射率和周期的变化，使反射谱的中心波长也随之越强，分布式光纤光栅传感系统能够复用的传感光发生

7、变化。反射光通过耦合器进入光可调谐滤波栅就越多，测量点相应也越多。本文针对一种基于器，光可调谐滤波器由一个三角波扫描电压控制，加光可调谐滤波器的分布式FBG传感解调系统，设计载的扫描电压和其输出波长之间有很好的对应关收稿日期：2013-08．14基金项目：国家自然科学基金资助项目(61275185)；陕西省教育厅科学研究计划项目(2010JK716)。作者简介：王亚萍，女，硕士生，研究方向为光纤传感。E-mail：wyp．14@163．com。胡辽林，男，副教授，研究方向为光纤传感及光纤通信。E．mail：huliaolin@163．con。王亚萍，等：分布式光纤

8、光栅传感系