基于啁啾调制信号的光纤布拉格光栅传感系统

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光纤布拉格光栅具有诸多优点,应用非常广泛,在传感方面亦具有其独特的优势。多点测量的光纤传感网络系统是当今研究的热点,但是仍然存在诸多缺点,如低复用率、高成本等。为了解决上述的问题,本文根据对现有光纤传感网络中复用和解调技术的分析,设计一套低成本、高复用能力、高精度的光纤布拉格光栅传感网络系统,期望能够促进光纤布拉格光栅传感网络系统的实用化发展。在光纤光栅传感网络的基本理论部分中,文中介绍了光纤布拉格光栅的传感机理和几种常见的复用技术和解调技术的优缺点。在基于码分多址技术的光纤布拉格光栅传感网络系统的基础上,本文提出了一种利用啁啾信号对光源进行调制的方法。该方法继承了原网络系统中高复用率和高信噪比的优点,并解决了相邻光纤布拉格光栅之间的时间延迟至少多余一个切谱时间的问题。在系统整体方案的设计和实现中,首先文中对相关检测方法进行了介绍,并利用Mulitisim软件对基于啁啾调制信号的光纤布拉格光栅传感网络系统进行了仿真,以验证该方法在系统寻址和解调过程中的可靠性与有效性;然后对光纤布拉格光栅传感网络系统的硬件电路进行了设计、制作和调试;最后对数据采集和处理部分的软件进行了设计和编程。在此基础上,文中得到了一套完整的基于啁啾调制信号的光纤布拉格光栅传感网络系统。为了验证设计系统的性能,文中设计了一个对应力进行测量的实验。根据实验的测量结果可知,本文设计的系统可以准确地测量出被测对象所受的应力大小,且系统的精度可以达到3.5 pm。为了进一步提高系统的测量精度,文中对整个传感系统的误差来源进行分析。根据分析结果,我们得到了影响测量精度的原因,并提出了相对应的解决方案。本文设计了一套基于啁啾调制信号的光纤布拉格光栅传感网络系统。在此基础上,文中通过应力测量实验得到了系统的测量精度,并验证了系统的可行性。通过本文的设计研究,光纤布拉格光栅传感网络系统具有价格低廉、复用能力强、可靠性强等优点,期望有助于光纤光栅传感网络技术的发展。
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