光纤Bragg光栅校准可调谐F-P滤波器解调系统的研究

基于可调谐光纤（TF）Fabry-Pent（F-P）滤波扫描传感光纤Bragg光栅（FBG）反射的原理，针对可调谐光纤F-P滤波器的透射波长与驱动电压的非线性与不重复性，提出一种新颖的利用置于恒温箱内的FBG来提供波长参考，得到光纤F-P滤波器小范围内的电压-波长线性关系，对一温度传感器进行了试验检测，在30-130℃范围内，系统的平均偏差为0．52℃。

基于应变的多模光纤可调谐光纤滤波器设计

可调谐光纤滤波器技术是波分复用系统的关键技术之一,对于发展全光通信网络和光纤传感具有极其重要的意义。提出了一种基于大芯径的多模光纤可调谐带阻滤波器,其制作方法是将包层/纤芯直径为125/105μm的特种多模光纤通过单模光纤接入光纤系统,实现单模-多模-单模(SMS)光纤结构,并使一端单模光纤与多模光纤熔接,另一端只是共轴对接而不焊接。在多模干涉原理的基础上,利用该结构对应变的敏感性实现可调谐光滤波。该可调谐滤波器的调制和解调借助于放大自发辐射(ASE)宽谱光源和光谱分析仪(OSA)实现。详细给出了该滤波器的理论仿真分析,并实验证实了该方案的有效性。

基于可调谐光纤法珀滤波器的FBG应变测量实验研究

本文介绍了基于可调谐法珀滤波器的FBG解调技术,说明了其优缺点及其适用的场合。然后,采用等强度梁对FBG应变传感器进行了标定,该FBG应变传感器在20℃时的应变灵敏度系数为1. 176pm·με^(-1)。最后,对某无人机模型的机翼进行了应变实验测试,获得了比较理想的测量结果。此实验也证明了FBG应变传感器适用于一些低速、缓变、高精度、大容量测量的场合,具有比较广阔的应用前景。

温度补偿型光纤光栅加速度传感探头结构设计

采用可调光纤F-P滤波器技术设计了一种光纤光栅加速度传感系统。提出了一种温度补偿型光纤光栅加速度传感探头,探头弹性系统主要有惯性质量块、双弹簧片、钢管等组成。探头采用不受力光纤光栅法进行了温度补偿。该探头具有结构简单,不受电磁干扰,不受光路功率波动和相位噪声影响等优点,且能自动进行温度补偿。

基于DSP芯片控制的光纤光栅传感解调系统

提出并实现了基于DSP芯片控制的准分布式光纤Bragg光栅传感网络信息解调系统,着重介绍了基于可调谐光纤F-P滤波(TFFP)解调技术的工作原理,并给出了此解调系统硬件设计的详细接口图。该系统扫描频率在25～100Hz间可调,分辨率达2pm,动态测量范围达50nm。同时变频变幅的TFFP锯齿波扫描信号可以灵活地改变系统的扫描范围,进一步提高了系统的解调速度。

基于扫描光纤激光器的光纤传感解调仪研究

介绍了一种基于扫描光纤激光器的光纤传感解调系统.采用氰化氢(HCN)气体吸收池作为波长参考基准,采用三次多项式拟合的方法来确定光纤F-P可调谐滤波器的波长与驱动电压的对应关系,可调谐滤波器扫描过程中对扫描电压、多路光谱信号进行同步采样,实时标定.实验结果表明,该解调系统在1510nm到1590nm波长范围内对FBG反射峰值波长的分辨率为1.4pm,长期波长重复性达到3.2pm.利用该系统实现了对FBG反射峰值波长和光纤EFPI传感器腔长的高准确度解调.

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.

用于光纤解调仪表的SOA扫描光源研究

光纤传感技术是近年来迅速发展的新型计量测试技术之一。光源系统作为传感解调的关键部件,宽光谱高质量的扫描光源可提高光纤传感系统的解调精度及负载能力。本文对半导体光放大器(SOA)的管脚进行了性能测试,并利用SOA建立了一种采用环形腔结构的扫描光源系统,针对MOI公司生产的两款不同型号光纤F-P可调谐滤波器进行了实验分析。得到扫描范围较宽,频率较高,平坦度良好的扫描光源系统,并总结出目前依然存在的问题。

光纤端面偏移对光纤F-P可调谐滤波器性能影响

在光纤F-P可调谐滤波器进行滤波调谐的过程中经常会出现光纤端面偏移的问题,从而导致其滤波性能下降。通过ZEMAX光学仿真软件对其光纤F-P腔部分进行仿真,模拟两光纤端面发生径向偏移和产生倾角时的情况,通过对仿真结果分析得出当发生径向偏移时将会导致光纤F-P可调谐滤波器的峰值透过率减小,插入损耗增加;在产生倾角时将会导致光纤F-P可调谐滤波器的3dB带宽增加以及阻带抑制能力减弱,而当倾角大于0.005°时其滤波性能将会发生明显衰减。

基于多纵模拍频测量光纤色散

利用激光多纵模拍频频率与谐振腔色散系数的关系实现光纤的色散测量.测量系统采用可调光纤Fabry-Perot滤波器与光环行器构成窄带波长可调反射镜,作为光纤激光器的后腔镜,以光纤Sagnac干涉器作为前腔镜.将待测光纤置于谐振腔内,用频谱分析仪测量激光器拍频频率随激光输出波长的变化,得到待测光纤的色散系数.用该系统分别测量了色散补偿光纤和标准单模光纤的色散系数,实验结果表明该方法能够满足通信光纤的色散测量要求.该系统测量速度快、成本低、结构简单,具有良好的应用前景.

FBG传感信号数字化可调谐F-P滤波器解调技术研究

为进一步提高光纤光栅(FBG)解调系统的性能,提出并实现了基于FPGA逻辑控制的可调谐F-P滤波(TFFP)FBG传感数字化解调系统。重点介绍基于TFFP解调技术的工作原理,并给出了此解调系统硬件设计的系统框图。解调实验结果表明,通过与光谱仪的测量数据比较,此解调系统达到了预期的目标,经标定后系统的分辨率达1 pm,动态测量范围达50 nm,测量精度达0.01 nm。

可调谐法布里-珀罗滤波器的高精度大范围实时定标

将乙炔(C2H2)气体的吸收光谱作为标准波长参考,对可调谐光纤法布里-珀罗滤波器进行波长实时定标,使解调系统的测量精度提高到1pm。根据可调谐光纤法布里-珀罗滤波器谐振波长的周期性,提出了大波长范围的波长定标方法,从而可以在1525～1615nm的范围内对可调谐光纤法布里-珀罗进行精确定标,实现了高精度大波长范围的信号探测。相比于传统的以光纤光栅作为波长参考的定标方法,该方法的测量精度、测量范围、系统运行可靠性都大为改善。

窄带吸收光谱扫描技术在气体定量检测中的应用

提出一种基于窄带气体吸收光谱扫描技术的气体定量测量系统。利用可调谐光纤滤波器(TOF)输出的窄带光作为探测光,结合波长调制技术,克服不同气体间的交叉敏感,提高了对环境中待测气体测量的选择性。为克服TOF非线性特性对测量结果的影响,提高系统运行稳定性,系统以光纤光栅反射光谱作为参考波长,实现了TOF透射光波长调制范围以及调制中心的稳定控制。为提高系统测试灵敏度,开发了以同步累积器为核心的微弱信号检测电路,实现了系统微弱响应信号的高灵敏度提取。以乙炔气体为实验气体,通过实验证明系统响应与输入乙炔气体浓度之间具有良好的线性关系。当信噪比为3时,系统最低检测限为5×10-6。

基于F-P可调谐光滤波器的FBG传感解调系统的设计

本文设计实现了基于法布里-波罗(F-P)可调谐光滤波器的光纤布拉格光栅(FBG)通用传感解调系统。文章首先介绍了FBG传感解调系统原理框图,根据解调系统的设计要求,以C8051F340单片机为核心控制芯片,实现了F-P可调谐光滤波器的驱动扫描及传感信号的解调,并基于VC++6.0开发了上位机控制软件,实现了传感系统的远程实时在线控制。实验测试结果表明:传感解调系统的波长解调精度可达10pm,可实现FBG传感系统对温度及应力的高精度解调。

基于STM32的FFP-TF法FBG传感系统设计

通过对FBG传感器、FFP-TF(可调谐光纤F-P滤波器)以及STM32微控制器的研究,设计了一种光纤光栅传感系统。该传感系统具有精密度高、结构紧凑、便于携带、使用方便、适用于野外作业等优点。本文给出了传感系统的硬件设计和软件实现。

基于实时校准技术的光纤光栅传感解调系统

报道了一种采用实时校准技术的数字化光纤光栅传感解调方案。解调系统利用锯齿波电压信号和数字相位同步信号控制可调谐光纤法布里珀罗(TFFP)滤波器,对光纤光栅传感器阵列进行扫描式寻址,同时采用非测量环境中的参考光栅和数字温度计提供精确的参考波长,并由高速数字信号处理器(DSP)实时校准滤波器的波长读取值,很好地消除了滤波器调谐的温度漂移、非线性和蠕动性引起的测量误差。结果表明,实验系统的波长寻址范围为1520～1570nm,扫描频率为100Hz,波长测量分辨率为5pm,应变测量分辨率为4.13με。

单纵模布里渊掺铒光纤激光器的实验研究

提出了一种具有多环形腔(MRC)和光纤布拉格光栅可调谐滤波器(FBG-TF)相结合的单纵模布里渊掺铒光纤激光器(BEDFL)。实验中通过观察激光器输出光的拍频信号分析其光谱精细结构,分别讨论了布里渊增益、FBG-TF、MRC对BEDFL单模输出的贡献,给出了激光器的功率特性曲线和波长稳定性测试图。实验得到了在1550 nm处功率为4 dBm,信噪比(SNR)>60 dB,线宽小于1.5 kHz的稳定单纵模输出光。

一种光纤Bragg光栅传感器解调系统的实验研究

实验研究了基于可调谐光纤激光扫描的光纤Bragg光栅(FBG)传感器解调技术。系统由可调谐光纤F-P(TFFP)滤波器、掺Er光纤放大器(EDFA)、隔离器和耦合器组成可调谐激光光源,根据光电探测器输出波形、驱动电压与应变间关系实现了应变解调。分析了影响系统解调精度的原因,并做了相应的改进。实验测得,应变与TFFP驱动电压间的线性度达到0.998,且能达到1.26μstrain的高应变分辨率。

动静态监测光纤光栅传感信号的实验研究

基于可调谐光纤TF Fabry-Pent(F-P)滤波扫描传感光纤Bragg光栅(FBG)反射峰的原理,提出一种新颖的探测方法,分别从动静态两方面监测传感FBG反射谱与TF F-P透射谱的合成谱。实验中,通过加载到TF F-P滤波器的驱动信号的不同,在静态监测下,模拟并分析了光信号功率与转化电压的趋势图以及多次实验中探测到最大信号时两者的关系;用双踪示波器动态实时监测并分析了经光电探测(PD)及其放大调理电路转换后的电压变化信号。实验结果表明,PD探测的最大值与传感FBG反射峰对应。经过标定后的系统分辨率可达1 pm,测量精度为0.01 nm。

基于光纤光栅传感的跨季节储热土壤温度测量技术的研究

跨季节储热系统是太阳能集热技术和地源热泵技术相结合的一种综合利用新能源的采暖技术。为了测量地源热泵周围的土壤温度分布,为跨季节储热系统的设计和运行提供技术参数,对光纤光栅传感测温技术进行了研究。基于光纤光栅原理,采用可调谐光纤光栅滤波器对光纤光栅波长进行解调,检测光纤光栅波长微小的变化情况,从而计算出温度。光源发出的连续带宽光波长范围是1 526~1 562nm,系统有10个采样通道,每个通道12个测点,每个点相隔10m,采集速率同步25Hz。并设计了基于ARM的数据采集远传模块,实现光纤数据的远程传输和监测。经过对北京某监测点的近3个月的持续采样,实验结果显示,该测量系统精度能达到0.5℃,可以实时地、持续地测量地下土壤温度的分布,满足系统对监测温度的要求。