基于时分复用的FBG传感器解调技术研究.pdf

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1、ResearchofFBGsensordemodulationtechnologybasedonTDMADissertation(Thesis)SubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWANGXiangSupervisedbyAssociateProfessorJINWei—mingSchoolofInstrumentScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2011东南大学学位论文独创性声明本人声

2、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，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南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。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文

3、被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。～躲蹲师签础期：基于时分复用的FBG传感器解调技术研究摘要光纤传感测量技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，在80年代就已显示出其广阔的应用前景。90年代后期，光通信带动下的光子产业取得了巨大的成功，使得光纤传感器呈产业化发展，在国际上形成了五大应用领域，即医学和生物、电力工业、化学和环境、军事和智能结构。它是一项先进的测量技术，可以实现快速、稳定、可靠及高精度的测量。光纤光栅

4、传感器具有体积小、灵敏度高、损耗低、动态范围大、抗干扰能力强、绝缘性能好、长期可靠性强以及便于实现分布式多点测量等优点，在工程领域也具有很好的应用前景，所以现在光纤光栅传感技术已经被广泛应用于如桥梁施工检测、地下矿井安全监测、电力系统温度控制以及医学应用等诸多领域，成果累累。随着光纤光栅传感技术的不断发展与完善，光纤光栅传感器及其传感网络系必将会得到更广泛的应用。本文主要以光纤光栅的传感技术、解调技术及其传感网络时分复用技术为研究对象，概括介绍了光纤光栅传感技术的发展现状，深入研究了光纤布拉格光栅传感的基本原理和理论模型，系统阐述了光纤光栅的解调技

5、术及其传感网络复用技术。在此基础上设计了一套FBG解调系统的整体方案，以马赫一泽德干涉仪为解调核心，详细地分析了它的的相位调制方法及其解调方法，并且自主设计了脉冲光源。通过AEM9微控制器控$IJD／A模块输出高性能的扫描信号来控制压电陶瓷，使得马赫一泽德干涉仪的参考臂上光纤长度发生改变，实现对传感信号进行调制。然后，通过光电转换得到微弱的电信号，采用高精度的运放对信号进行放大，并使用高速A／D转换器对信号进行了采样。同时，在软件上实现了对采样数据的滤波处理，通过建立数据库来保存数据。关键词：时分复用，马赫一泽德干涉仪，FBG，ARM，脉冲光源Re

6、searchofFBGsensordemodulationtechnologybasedonTDMAbstractOpticalfibersensingmeasurementtechnologyhasdevelopedrapidlysince1970stogetherwiththedevelopmentoftheopticalfibercommunicationtechnologyandhasshownitsbroadapplicationprospectinthe1980s．Bythelate1990s，withphotonicindustry’

7、Shugesuccessdrivenbyopticalcommunication，opticalfibersensorhasbeenmadetodevelopinIndustrializationandformedfiveapplicationfields，containing：medicalandbiological，electricpowerindustry，chemistryandenvironment，militaryandintelligencestructure．Opticalfibersensingmeasurementtechnol

8、ogyisanadvancedmeasurementtechniqueandcanachieverapid，stable，