一種基于可調(diào)諧F-P濾波器法的解調(diào)方案.pdf

1、近20年來，光纖光柵迅速發(fā)展且已經(jīng)成為一個(gè)價(jià)值數(shù)億美元的產(chǎn)業(yè)，它被廣泛應(yīng)用于光纖通信和光纖傳感器中。自從1989年美國(guó)的Morey等人首次進(jìn)行光纖光柵的應(yīng)變與溫度傳感器研究以來，光纖光柵已成為傳感領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)，并在很多領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用，如航空航天、土木工程、復(fù)合材料、石油化工等領(lǐng)域。光纖光柵在光纖傳感器中的應(yīng)用是很重要的，它具有抗電磁干擾，電絕緣性能好，耐腐蝕，體積小、重量輕，幾何形狀可塑，傳輸損耗小，傳輸容量大，測(cè)量范圍廣等

2、優(yōu)點(diǎn)。目前，光纖光柵傳感器主要包括光纖光柵應(yīng)變傳感器、溫度傳感器、加速度傳感器、位移傳感器、壓力傳感器等。
　　本文主要圍繞光纖光柵溫度-應(yīng)變傳感器的解調(diào)方法展開論述，研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾點(diǎn):
　　1.簡(jiǎn)要介紹了光纖光柵的發(fā)展、分類和制作方法。
　　2.對(duì)光纖布拉格光柵和取樣光纖布拉格光柵進(jìn)行了基于耦合模理論的光譜特性分析，并模擬出它們的反射譜。
　　3.介紹了溫度-應(yīng)變傳感器的傳感原理，并給出溫度、應(yīng)變交叉敏

3、感問題的原理和目前主要的一些解決方法。
　　4.介紹了目前比較常見的一些光纖光柵傳感器的信號(hào)解調(diào)方法，并對(duì)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。
　　5.在參考了前人工作的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的基于可調(diào)諧F-P濾波器法的解調(diào)方案。
　　本文主要致力于解決兩個(gè)問題:一個(gè)是溫度、應(yīng)變交叉敏感問題的解決;另一個(gè)是在保持低成本的前提下，盡量提高傳感系統(tǒng)的信號(hào)解調(diào)精度。
　　對(duì)于以上兩個(gè)問題的解決，本文中都借助于取樣光纖布拉格光柵

4、來完成。具體解決辦法如下:
　　關(guān)于溫度、應(yīng)變交叉敏感問題的解決本文利用傳感取樣光纖布拉格光柵第一個(gè)主反射峰反射率和中心波長(zhǎng)均受應(yīng)變、溫度影響，且呈線性獨(dú)立關(guān)系來實(shí)現(xiàn)應(yīng)變、溫度的同步測(cè)量。
　　關(guān)于信號(hào)解調(diào)方面，對(duì)各種解調(diào)方法進(jìn)行了對(duì)比，并最終選擇可調(diào)諧F-P濾波器法，此種方法制約解調(diào)精度的因素主要有兩方面:
　　(1)可調(diào)諧F-P濾波器的腔長(zhǎng)會(huì)因?yàn)榄h(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生漂移。
　　(2)驅(qū)動(dòng)原件PZT的實(shí)際伸長(zhǎng)量

5、與電壓是非線性的。
　　對(duì)于這兩個(gè)制約因素，本文采用的方法是:引入取樣光纖布拉格光柵作為參考原件，此光柵有很多個(gè)反射率較大的反射峰，且反射峰比較密集，這樣傳感光柵的反射峰就會(huì)介于參考光柵反射峰間隙中，通過對(duì)傳感光柵和參考光柵反射峰所滿足的干涉條件做差，就可以將可調(diào)諧F-P濾波器腔長(zhǎng)減掉，即要解調(diào)出的中心波長(zhǎng)是與初始腔長(zhǎng)無關(guān)的，從而排除了腔長(zhǎng)漂移對(duì)解調(diào)精度的影響。關(guān)于PZT伸長(zhǎng)量和驅(qū)動(dòng)電壓為非線性的的問題，我選擇利用一個(gè)參數(shù)已知的取