【摘 要】
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光纤法珀传感技术以其解调精度高、动态解调范围大、抗电磁干扰等优点广泛应用于航空航天、深海探测和石油勘探等领域,随着应用的不断深入,对多个光纤法珀传感器进行同步解调的需求逐渐突显,然而传统多通道复用技术由于使用线阵CCD,在对多个通道的光纤法珀传感器进行同步解调时,为了区分各个通道的干涉信号,需要对系统光源的中心波长或者法珀传感器的腔长控制提出很高的要求,进而限制了其应用范围。本文针对上述问题,提出
【基金项目】
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国家自然科学基金会； 天津市科技支撑计划； 天津市自然科学基金；
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光纤法珀传感技术以其解调精度高、动态解调范围大、抗电磁干扰等优点广泛应用于航空航天、深海探测和石油勘探等领域,随着应用的不断深入,对多个光纤法珀传感器进行同步解调的需求逐渐突显,然而传统多通道复用技术由于使用线阵CCD,在对多个通道的光纤法珀传感器进行同步解调时,为了区分各个通道的干涉信号,需要对系统光源的中心波长或者法珀传感器的腔长控制提出很高的要求,进而限制了其应用范围。本文针对上述问题,提出了一种基于面阵CCD的多通道光纤法珀传感器同步解调系统及解调方法,并通过实验证明了该同步解调系统具有较高的解调性能和可靠性,同时还能避免传统多通道复用技术对系统光源或者法珀传感器的限制。本文的具体研究内容如下:1、提出了一种基于面阵CCD的多通道法珀传感器同步解调系统。通过建立简化的系统光路模型详细推导了系统光路结构对同步解调通道数的影响,并利用面阵CCD仿真成像结果对理论推导结论进行了验证。根据面阵CCD采集到的多通道干涉信号的分布模型,提出了一种多通道同步解调方法,并通过多通道干涉图样仿真对其可行性进行了分析。2、搭建了四通道大气压力同步解调实验系统,使用法珀压力传感器和大气压力控制系统,进行了四通道大气压力同步解调实验,并与线阵CCD单通道大气压力解调进行对比分析。实验结果表明,大气压力变化范围为100kPa～200kPa时,四通道大气压力同步解调实验中四个通道的解调误差都控制在±0.2kPa以内,解调精度优于0.2%F.S.。3、搭建了大气压力-温度双参量同步解调实验系统,在大气压力解调实验系统的基础上加入法珀温度传感器,进行了大气压力-温度双参量同步解调实验,并与传统线阵CCD单通道温度解调进行对比分析。实验结果表明,大气压力变化范围为100kPa～200kPa,温度变化范围为0℃～100℃时,大气压力-温度双参量同步解调实验中大气压力解调模块的解调误差在±0.2kPa以内,达到0.196%F.S.,而温度解调模块的解调误差保持在±0.8℃以内。此外,我们还利用标准厚度的双折射晶体块验证了系统具有较好的通道解调一致性和稳定性。
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