光纤布拉格光栅波长解调系统的研制

光纤布拉格光栅波长解调系统利用光纤光栅的平均折射率和栅格周期对外界参量的敏感特性,将外界参量的变化转化为其布拉格波长的移动,通过解调布拉格波长的偏移来确定待测物理量的变化。采用波分复用技术构成光纤光栅传感网络,提出了由光源、布拉格光栅传感网络、光栅波长检测电路构成FBG波长解调系统的硬件设计方案。利用LabVIEW丰富的功能函数库,设计光纤布拉格光栅波长解调系统软件的各功能模块。最后在室内进行了FBG波长解调系统的调试实验。结果表明:在相同测试环境下,传感器的测试波长变化较稳定,数据的重复性较好,系统软硬件运行稳定可靠。

DWDM技术在新型波长解调方法中的应用

为实现光纤传感器的波长解调,以8通道50 GHz密集型波分复用器作为光纤光栅压力传感器中的解调工具,依据各个通道的中心波长作为波长的标定基准,利用从各通道中获得的光功率输出值获得光纤光栅反射光谱分布曲线的包络,并以高斯多项式拟合法作为光纤光栅波长寻峰算法,最终获得光纤光栅反射光谱的中心波长的准确位置,从而实现结构简洁、成本低廉、全光纤的波长解调系统,系统压力与波长的线性拟合度为0.996 5,实验测得的波长分辨率可达0.3 pm,最大引用误差为2.6%,测量精度为0.16 MPa。

高速双边缘光纤光栅波长解调技术

提出一种双边缘结构对光纤光栅传感进行波长解调的方案,利用被测光谱通过不同光谱特性的滤波器时输出不同光强的比值确定被测光的波长·该系统在解调时不存在任何机械移动部分,比扫描式的解调方法测量速度更快,运行时更稳定、更精确·

一种高准确度光纤光栅波长解调系统

为了消除F-P滤波器的温度特性对光纤光栅波长解调系统准确度的影响,提出了一种采用F-P标准具作为波长参考计算波长的方法,设计了一种高准确度波长解调系统,并采用虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI实现了光谱数据的滤波、寻峰及波长计算算法.测试结果表明,该系统的重复性误差小于1.56pm,稳定性误差小于1.13pm.

质心原理在光纤光栅传感波长解调中的应用

在光纤光栅传感悬臂梁调谐滤波技术中,峰值法进行波长检测误差大,精度低,测量结果不稳定.针对峰值法的不足提出了一种质心原理方法.该方法利用扫描的光强分布图形的质心检测光纤光栅的波长变化,与传统的峰值法相比可使检测精度提高70倍,大大降低了波长检测误差.

基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统(英文)

光纤布拉格光栅(FBG)的波长随外界温度和压力变化。检测出波长的变化,就可以计算出外界的温度和压力。文章提出了一个基于F-P温控标准具的高稳定性光纤布拉格光栅(FBG)波长解调系统,讨论分析了FBG波长解调系统的原理及高稳定性的原因。在这个系统中,带温控模块的F-P标准具用来进行实时波长校准。F-P标准具的波长数值可查询得到,由线性插值算法可以得出光纤光栅的波长值。温控模块可以保证标准具在±0.01℃的范围内变化,因此标准具波长值可以认为是定值。最后通过测量水浴槽中光纤光栅的波长变化测试系统稳定性,并与MOI公司解调仪sm125在稳定性方面做了对比。实验结果表明20 h内系统的长期稳定性可达到±0.15 pm,而sm125解调仪是±3 pm。

迟滞和蠕变补偿的F-P滤波器波长解调方法研究

在光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)的波长解调方法中,可调谐法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器解调法使用较多,但F-P滤波器中锆钛酸铅压电陶瓷(Pb(Zr1-xTix)O3,PZT)的迟滞和蠕变使F-P滤波器输出波长随时间非线性变化,带来波长解调误差大、传感检测精度低的问题。本文从研究F-P滤波器中的PZT迟滞和蠕变特性入手,提出了一种基于热标准具与PZT迟滞和蠕变补偿控制的F-P滤波器解调方法。控制PZT的驱动电压随时间非线性改变,使宽带光源经过F-P滤波器输出的波长能随时间等间隔变化,获得了随时间线性变化的标准具透射谱峰值波长,作为波长标尺的"刻度线",为解调传感光栅的波长提供精确的波长基准。利用FBG测温的实验结果表明,本文提出的方法与未进行迟滞和蠕变补偿控制的方法相比,温度测量精度提高约20倍,温度测量误差小于0.5℃。

分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统

通过对该系统采集到的法布里-珀罗（F-P）标准具透射谱和光纤布拉格光栅（FBG）传感器反射谱进行寻峰算法以及拟合算法的研究,采用C语言编程和LabVIEW编程相结合的方式,实现了FBG波长信号的解调。其中,由于系统采集到的F-P透射谱和FBG反射谱线时域信号数据都由离散点构成,且在3dB带宽内均符合高斯曲线分布,采用高斯拟合对采集到的信号数据进行寻峰处理,提高系统精度;又由于分布式反馈（DFB）激光器的波长扫描存在着一定的非线性,采用二项式拟合对DFB激光器的波长扫描曲线进行拟合,以降低其非线性导致的误差。另外,设置一路标准FBG传感通道用于波长校准。实验研究表明该系统稳定性良好,波长测量范围为1 550.012~1 554.812nm,分辨力为1pm,精度为±10pm,验证了该系统可用于FBG波长信号检测的可行性。

光纤光栅传感器的波长解调技术研究进展

光纤布喇格光栅(Fiber Bragg grating,简称光纤光栅:FBG)波长的解调是光纤光栅传感器应用的关键技术之一。在简单介绍光纤光栅传感原理的基础上,综述了近年来国内外多种光纤光栅波长解调系统的工作原理,分析了相应解调方法的优缺点,讨论了当前光纤光栅波长解调存在的技术难点,展望了其未来的研究方向。

F-P标准具温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响

F-P标准具的特性易受温度影响,温度变化时,其透射峰会发生漂移,将其应用于光纤光栅波长解调时,温度波动会给波长解调精度带来影响。分析了F-P标准具的温度特性对光纤光栅波长解调精度的影响程度,并分别采用温度稳定性为±1.5GHz和±3GHz的F-P标准具进行了稳定性和重复性实验。实验结果表明:光纤光栅传感器的中心波长不同,由F-P标准具的温度特性产生的解调误差也不同;采用2种F-P标准具测得的稳定性误差最大值分别为0.528pm和0.676pm,重复性误差最大值分别为1.77pm和2.01pm。

一种光纤波长解调光谱峰值定位算法

提出一种基于低复杂度Levenberg-Marquarat的光纤波长解调光谱峰值定位算法,该算法相对于现有的功率加权算法和高斯-多项式拟合算法,具有高精度定位光谱峰值的优点,实验结果表明,在高性噪比情况下,采用基于低复杂度Levenberg-Marquarat的峰值定位算法可以有效地抵制噪声提高解调精度,将光纤波长解调误差控制在1pm内。通过简化后的数据处理过程,可以满足高速解调的要求,便于在数字电路上实现。

光纤布拉格光栅传感器的一种波长解调方法

光纤布拉格光栅(FBG)经过中心波长解调,可实现对应变、温度等物理量的高精度传感检测.在光纤光栅传感中,如何检测中心波长的微小移位是传感解调的核心问题.为此,文中介绍了一种基于互相关原理的FBG中心波长解调方法.FBG的初始光谱和被调制后的受扰光谱形状相似,只是中心波长产生了漂移,通过对初始光谱与受扰光谱互相关值的解算,即可解调出中心波长的位移量.将实验结果与自相关法、功率加权法和最小二乘法等波长解调方法进行了对比,结果表明互相关方法可以有效地进行中心波长解调.

利用扭转高双折射光纤实现波长解调的方法

提出了一种基于扭转高双折射光纤实现光纤光栅波长解调的新型解调系统,对高双折射光纤光栅扭转特性进行了详细的理论推导,给出了数学表达式。通过计算机仿真发现系统输出光强与高双折射光纤扭转角度成标准余弦关系,扭转角度和时输出的光强的比值与波长近似呈线性关系。实验表明,系统具有10nm的准线性解调范围,与理论分析相吻合。

光纤振动传感器波长解调方法研究

研究了一种基于长周期光纤光栅的振动传感器波长解调方法,可解调波长范围为1 522～1 538 nm。宽带光源的出射光经光纤布喇格光栅反射后,入射到长周期光栅,经长周期光栅调制后光纤布喇格光栅反射光强会发生变化。通过对谐振波长处光功率的探测,实现光纤布喇格光栅静态、动态信号的监测。通过温度测量实验对监测系统进行标定,实验中光纤布喇格光栅传感器波长偏移量与系统输出电压成线性关系,比值为0.01 nm/mV。将传感器粘贴于铝板表面,采用该系统解调简支铝板结构的微小振动引起的波长变化。系统采集到的动态信号时域波形及频谱与涡电流位移计的测量结果相吻合,表明该系统可实现1 kHz以上的动态应变测量。

基于相移光纤光栅的布拉格波长解调原理的分析

提出了一种基于相移光纤光栅(phase-sh ifted fiber grating)的布拉格波长解调技术,相移光纤光栅在反射谱阻带中能打开线宽极窄的一个或多个通透窗口,而且窗口位置随所加相移量的大小呈线性变化。实验中应用电流调谐相移量以实现布拉格波长的解调。选用最大波长偏移量为2 nm的相移光纤光栅进行调谐滤波,温度的测量范围可达到200℃,应变的测量范围可达到2000μs。实验表明利用相移光纤光栅进行布拉格波长解调,取得了预期的效果,为布拉格波长解调技术提出了新的思路。

分布式FBG波长解调系统的试验研究

设计了一种分布式FBG波长解调系统,采用可调谐光纤F-P滤波法对FBG的波长传感信息进行解调,使用高速采样卡对信号进行采集,分析。给出了阶段性试验的结果,并提出了改进系统分辨力的方法。

最小二乘曲线拟合在光纤光栅波长解调中的应用研究

本文在分析光谱解调中心波长检测的基础上,从最小二乘法基本原理出发进行曲线拟合,结合实验数据实例,构造一个最佳通用多项式光谱拟合模型,再利用得到的函数关系实现对乙炔吸收光谱中各中心波长的曲线拟合与仿真,降低中心波长飘移,提高检测精度。

波长参考FBG波长解调系统分析与设计

对利用波长标记法布里一珀罗标准具作为波长参考计算FBG波长的方法进行分析，设计了基于数据采集卡的FBG波长解调系统硬件电路及软件系统。测试结果表明，所设计的硬件电路与光路解调系统配合，可获得高质量法布里一珀罗标准具及FBG光谱信号，在15℃～60℃测量区间内，系统测量误差小于1．6667pm。

基于FFP-TF的分布式光纤光栅动态波长解调方法的研究

提出一种利用光纤可调谐Fabry-Perot滤波器(FFP-TF)实现分布式光纤光栅动态波长解调的方法,从而实现对一根光纤上多个传感光纤光栅动态应变或振动的分时检测.建立了波长解调数学模型,推导出系统输出电压、输出灵敏度计算公式,得出静态工作点的确定方法.研究了FFP-TF在静态工作点的波长漂移特性,提出加入高频扰动驱动电压的波长锁定方法.基于Labview数据采集平台构建解调系统.实验中通过对系统输出电压进行数字滤波,实现了对频率为100和250 Hz的振动检测.实验结果验证了该解调方法的可行性.

一种新型的光纤光栅波长解调系统

通过理论分析建立了扭转高双折射光纤的数学模型,提出一种利用扭转高双折射光纤实现光纤光栅反射波长的解调方法。理论和实验表明,该系统具有10nm的准线性解调制范围,线性度好,易于实现。