基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术.doc

基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术EdgeFilterDynamicDemodulationMethodBasedonFilterBraggGrating摘要:本文阐述了基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术的研究。初步实验表明:解调仪适合传感FBG存在大幅度静态波长变化时,对微幅度动态波长变化的检测,动态波长检测范围分辨率为。上电时,~。关键词:光纤传感器 光纤光栅 动态应变测量Abstract:-amplitudedynamicwavelengthdetectionexistinginthelargestaticwavelengthchangeoftheFBG,~:Opticalfibersensors,FiberBragggrating,Dynamicstrainmeasurements1引言光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating,FBG)是最近几十年来发展最为迅速的光纤无源器件之一。它具有许多独特的优点,例如:抗干扰性(如电磁场、湿度、化学腐蚀等)强、寿命长、复用性好(如WDM与DWDM)等。因而在光纤激光器、光纤传感器及声光调制器等方面的研制与开发日益受到重视。在光纤光栅传感技术中,探测量是以波长来调制的,因而传感器解调过程是对一个FBG的反射波长的移动量的检测过程。研究人员已发展了多种动态范波长检测技术,诸如可调谐激光边波法[1]、锁模调制法、非平衡M—Z干涉法。由于动态范围有限,它们无法实现传感FBG存在大幅度静态波长漂移时,对叠加在上面的微幅度动态波长变化的检测。而基于光纤布拉格光栅的边缘动态解调技术适合传感FBG存在大幅度静态波长变化时对微幅度动态波长的检测。该解调技术是针对光纤光栅水听器而研究的,它需要传感FBG在承受大幅度深水静压条件下,能对微幅度水声动态压力引起的波长变化进行检测。2解调原理其解调原理框图入图1所示[2],系统由三部分组成:光学部分,电路部分和标定实验系统部分。光学部分由宽带光源、耦合器、传感FBG,角度调谐的法布里-珀罗(Fabre-Parot,F-P)腔和光电探测器组成。电路部分由除法器、用于传感FBG自动跟踪的闭环反馈系统和带通滤波放大器组成。标定实验部分由悬臂梁、砝码、激振器和动态电阻应变片组成。图中PIN1、PIN2表示由PIN光电二极管组成的光电探测器,LPF、HPF(Low/HighPassFilter)分别表示低通/高通滤波器。宽带光源发出的光被传感光栅反射后进入耦合器,耦合器的出射光分为强度相等的两束,一束直接通过光电探测变成