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光纤布拉格光栅(FBG)是一种新兴的全光纤信号处理技术,在光纤通讯、光纤传感等领域有着广泛应用。FBE传感器具有不受电磁干扰、重复性好、全光远距离准分布式测量、绝对测量等优点,特别适用于大坝、桥梁、油库等不宜采用电子传感器的场所,目前已被广泛应用于民用工程结构、航空航天、船舶航运、电力工业、控制系统、核工业等领域,是目前光纤传感领域的研究热点之一。
本文针对行波管慢波结构在线温度测试需求,根据FBG反射光中心波长随温度变化而偏移的原理,研究和设计了一种基于Fabry-Perot可调谐滤波器的分布式FBG温度传感解调系统。首先简单分析了FBG传感机理和应用,在此基础上提出了分布式FBG温度传感解调系统总体设计方案及部分硬件单元设计,包括对Fabry-Perot滤波器调谐电压驱动、光电转换、模数转换、数模转换等硬件电路。接着,重点设计与研究了基于ARM9 Linux嵌入式系统的解调系统,介绍了基于Linux操作系统的驱动程序设计的各个要点,分析了各种噪声对温度传感解调系统解调精度的影响,提出了采用平均滤波器方法来进行噪声的抑制,基于质心算法计算出反射光波峰值,进一步提高了分布式FBG温度传感解调系统的解调精度。然后,针对可调谐滤波器驱动电源与其通过波长发生漂移的问题,采用标准具、运用拟合模拟算法标定出反射光中心波长值与Fabry-Perot滤波器调谐电压值之间的关系,降低了波长漂移带来的影响。最后,完成了硬件电路及上层应用软件程序的调试。系统的温度解调精确度达1℃。