基于边缘滤波解调的光纤光栅低频地震检波器

研究了悬臂梁结构的光栅振动加速度传感器并提出了一种圆柱体形光纤Bragg光栅地震检波器模型,用边缘滤波的解调方法对此检波器的性能进行了实验研究.研究表明:所提出的光纤Bragg光栅地震检波器的方案是可行的,而且具有很高的检测精度、灵敏度、失真度和长期的稳定性,通过改变圆柱体内的阻尼,可使检波器的带宽和性能得到进一步提高;通过对质量块的调节,固有频率为140 Hz,灵敏度可达到69 pm/g.解调检测波长灵敏度可达-1.27 pm/mV,系统的波长分辨力为1.1 pm.     

光纤光栅振动解调方法对比分析

为能依据振动检测要求合理选择FBG(光纤布拉格光栅)振动解调方案,提高FBG振动解调系统性能,文章深入剖析了FBG光强式振动解调系统中影响解调性能的各种因素,通过MATLAB软件对匹配光栅法、边缘滤波法及激光匹配法的系统灵敏度和解调范围进行了对比,分析了改变FBG 3dB带宽时三种方法灵敏度和解调范围的变化趋势,分析结果对合理搭建FBG振动解调系统具有参考价值。     

基于匹配解调方法的光纤光栅振动检测技术与实验研究

介绍了光纤光栅振动检测原理及优点,建立了光纤光栅加速度振动检测的力学模型,分析岩土、结构、建筑行业低频微振动监测的单点光栅匹配解调方法,利用反卷积方法进行传感光栅中心波长的解调,并进行了模拟仿真和实验分析,通过对低频振动信号应用匹配光栅解调检测以及对信号频谱分析,得知该技术方法可行,能有效检测低频振动.     

基于3×3相位解调的光纤地震检波器研究

针对基于3×3相位解调的光纤地震检波器展开研究.利用基于最小二乘法的椭圆拟合法和微分交叉相乘算法,实现基于3×3相位解调的光纤地震检波器的两路输出信号的归一化,减小光纤3×3耦合器的非对称性和激光器的功率波动对光纤地震检波器的影响,解调出光纤地震检波器的相位,实现振动信号的准确还原.实验采用对比法测试了基于3×3相位解调的光纤地震检波器的性能,其灵敏度为320 rad/g@100 Hz,在5～400 Hz频率范围内的波动约为0.7 dB.该研究能够很好地应用于石油、天然气等地质勘探、地震监测以及周界安防等领域.     

基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器设计

为了弥补现有振动传感器的不足,在分析匹配光栅解调原理的基础上,设计了一种新型的光纤光栅振动传感器.该传感器采用了梁式结构,可以通过调节梁改变传感光栅的中心波长和传感器的固有频率,既可以实现匹配解调,又扩大了频率测量范围.通过标准信号测试实验,得出该光纤光栅振动传感器具有良好的频率检测性能,频率测量范围为0～200 Hz,在20 Hz、190 Hz检测的波形具有良好的信噪比.     

基于弱光纤光栅阵列的分布式振动探测系统

基于时分复用技术,提出了一种分布式弱光纤光栅(FBG)阵列振动探测系统。通过匹配干涉仪检测相邻弱FBG的干涉信号,可以得到振动信号的频率、相位和位置等相关信息,从而实现高灵敏度分布式测量。使用3×3相位解调方法对干涉信号进行解调,可以有效地降低系统的相位噪声。采用光栅个数为660、间距为2.5m的弱FBG阵列对该系统进行了验证。实验结果表明,系统的干涉条纹可见度与相邻弱FBG的波长差有关;同时,系统能准确地分辨出不同频率的信号,频率响应范围在20~1000Hz之间,具有很好的频率响应;与标准的地震检波器对比发现,该系统传感单元具有更高的灵敏度。     

基于FPGA的光纤光栅解调系统的研究

波长信号的解调是实现光纤光栅传感网络的关键,基于现有的光纤光栅传感器解调方法,提出一种基于FPGA的双匹配光纤光栅解调方法,此系统是一种高速率、高精度、低成本的解调系统,并且通过引入双匹配光栅有效地克服了双值问题同时扩大了检测范围.分析了光纤光栅的测温原理并给出了该方案软硬件设计,综合考虑系统的解调精度和FPGA的处理速度给出了基于拉格朗日的曲线拟合算法.     

用于周界安防的光纤光栅振动传感系统研究

基于光纤光栅传感理论设计了一种应用于周界安防的低频振动传感器.采用商用解调仪OPD4000对传感器的灵敏度进行了测试,在10～100 Hz频率范围内,传感器灵敏度高于1 000 pm/g.基于非平衡迈克尔逊干涉仪相位载波调制(PGC)解调技术搭建了一套光栅传感器解调系统,实现对传感器低频振动信号的高精度实时解调,使得该系统可广泛应用于机场、监狱、油库、核场所等重要区域的周界安防中.     

高灵敏度大带宽光纤光栅微地震检波器研究

提出了一种基于铰链连接的光纤布拉格光栅(FBG)微地震检波器,理论分析了检波器的灵敏度和谐振频率,讨论了光纤连接位置和质量块转动惯量对灵敏度和谐振频率的影响,提出了获得高灵敏度和大带宽的优化方法,并采用有限元方法进行了模拟验证。制作了检波器样品,并采用商用解调仪进行了测试,获得了高于40pm/g的灵敏度和1kHz的谐振频率,系统的等效噪声低于0.1mg/Hz,表明本文检波器可应用于微地震监测中的高频微弱地震信号探测。     

一种快速光纤光栅匹配解调系统的研究

利用一种新型快速光纤光栅匹配解调方法实现了光纤光栅传感信号的高精度大范围快速解调。通过对两组并联匹配光纤光栅的组合扫描,加快了信号的解调速度,解决了双值问题,减弱了光纤光栅啁啾效应的不良影响。以数字信号处理器驱动并解调匹配光纤光栅,解调后信号由上位机进一步处理和显示,使得系统性能得到提升和优化。实验结果与理论分析取得良好的一致性。