【摘 要】
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传感技术是指从自然信源的信号中提取所需的信息,进行识别、分析、处理的一种信息科学技术。传感系统通常由信号源,敏感元件,信号接收器和信号处理单元组成。其中,敏感元件采用光纤布拉格光栅（FBG）,传感信号为光信号的传感系统被称为FBG传感系统。FBG由于具有体积小精度高、耐高温耐腐蚀、无源性抗电磁干扰、传输距离远、便于复用和分布式应用等优点,在传感领域有着广泛的应用。可调谐激光光源光纤光栅解调技术是F
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传感技术是指从自然信源的信号中提取所需的信息,进行识别、分析、处理的一种信息科学技术。传感系统通常由信号源,敏感元件,信号接收器和信号处理单元组成。其中,敏感元件采用光纤布拉格光栅（FBG）,传感信号为光信号的传感系统被称为FBG传感系统。FBG由于具有体积小精度高、耐高温耐腐蚀、无源性抗电磁干扰、传输距离远、便于复用和分布式应用等优点,在传感领域有着广泛的应用。可调谐激光光源光纤光栅解调技术是FBG传感系统信号解调技术的一种。本文基于调制光栅Y分支（MG-Y）可调谐激光光源设计了一种快速可调谐激光光源多点采样光纤光栅解调技术方案。主要内容包括:分析了MG-Y激光器的光源特性和技术参数,分析了光纤布拉格光栅的传感原理,通过改进基于MG-Y激光器的法布里珀罗（F-P）传感系统,构建了可调谐激光光源FBG传感系统;对模式耦合理论、FBG双波长解调算法、FBG Buneman频率估计解调算法,进行了理论分析和应用分析;提出了一种快速可调谐激光光源光多点采样光纤光栅解调算法,并利用Labview软件编写了相关的模拟振动程序,模拟解调程序、振动实验解调程序和加速度实验解调程序;基于使用光谱仪解调的Buneman频率估计解调算法,编写了一种适用于可调谐激光器解调法的解调程序作为解调结果的对比;分析了快速可调谐激光光源FBG解调,数据采集延时影响解调精度的问题和采样值跳变影响解调结果的问题,并针对这两种问题提出了一种补偿算法消除这些负面影响;提出了一种振动传感方案,一种加速度传感方案和其配套的标定方案,通过实验进行了验证;最后通过仿真和实验证实了该解调算法的理论分析结果,对两种算法进行了对比,并对本文提出的这种算法的未来发展进行了展望。通过改进算法,本文实现了快速可调谐激光光源FBG传感系统的较大范围、稳定、高速、高精度、自适应的多点采样解调。模块化和子程序化的设计使得补偿算法和整个解调程序具备进一步拓展功能的可能和良好的发展前景。单独运行解调模块的解调速度峰值能达到40k Hz以上,延时补偿后中心波长误差控制在1pm以内,具备自适应选取采样值计算的功能,能够完成中心波长偏移范围1nm的解调,并具备更大范围解调改进的空间,同时解决了采样值延时和突变带来的中心波长畸形和跳变的问题。
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