基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

光纤光栅传感系统的现状及发展趋势

介绍了光纤光栅传感系统的构成,分析了光纤光栅传感系统所用的3种不同的光源LED,LD和掺铒光源的性能,阐述了光纤光栅传感器的工作原理和各种不同的温度和应力的区分测量方法,描述了滤波法、干涉法、可调窄带光源法等几种常用的信号解调技术,最后,提出适应未来的需要如何对光纤光栅传感系统的光源、光纤光栅传感器和信号解调进行优化。     

基于线阵图像传感器的光纤光栅传感解调技术

对比线阵CCD，CMOS图像传感器和InGaAs图像传感器的原理、特点和性能，提出了基于InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调技术，并设计了基于线阵InGaAs图像传感器的光纤光栅传感解调系统，而且通过计算机控制单独对应力和温度变化进行了测量实验，得到了理想的结果．基于线阵InGaAs图像传感器的解调系统不但测量精度和分辨率很高，而且基本上实现了光纤光栅传感的智能化，为光纤光栅传感的工业化奠定了基础，具有很好的应用前景.     

光纤光栅传感技术研究现状及发展前景

在分析光纤光栅传感技术独特优势的基础上,介绍了近年来国外学者对各种光纤光栅解调方案的探索;对光纤光栅分布式传感系统的设计和优化;对倾角、扭矩、流速等传感器的研制;综述了国外光纤光栅传感器在航空航天、建筑物、桥梁等大型结构的健康监测方面以及在能源化工等领域的主要应用实例。最后,讨论了光纤光栅传感器在进一步实用化、商品化过程中面临的困难和需要解决的关键问题,并对其应用前景做了展望。     

一种对偏振敏感的光频域反射光纤布拉格光栅传感系统解调方案

为解决光纤光栅传感系统对横向应变的测量问题,提出了一种基于光频域反射技术的对偏振敏感的准分布式光纤布拉格光栅传感系统解调方案,该方案通过跟踪光纤光栅传感系统的偏振相关损耗为横向应变的测量提供信息.建立了系统的理论模型,分析了均匀光纤布拉格光栅在准分布式系统中的偏振特性以及偏振敏感的解调系统原理,讨论了该方案在测量横向应变的优越性,以光栅长度和双折射量值作为参数,对传感系统的偏振相关损耗变化规律进行研究.研究结果表明,本文提出的方案可以为在准分布光纤光栅传感系统中根据偏振相关损耗的变化实现对横向应变的准确测量提供理论依据.     

双光纤Bragg光栅波长探测与解调技术

双光纤光栅可以用于光纤光栅传感器中波长移动的探测与解调,提出了一种新的解调方案并对几种可能的解调方案进行了实验对比。结果表明,在宽带光源光谱全功率较小的前提下,利用双光栅透射谱的相关及双光栅透射谱和反射谱的卷积都能实现波长移动的探测与解调,前者有更好的信噪比。而因为系统损耗过大,利用双光栅反射谱的相关不能探测与解调光栅中心反射波长的移动。双光栅波长探测与解调技术将波长的移动转化为相对光强极值的探测,避免了光纤光栅传感器中使用光谱仪等价格昂贵,体积庞大,使用不方便的光谱探测器件,有利于光纤光栅传感器的实用化。     

光纤Bragg光栅传感器的解调方法概述

在各种光纤传感器中,光纤Bragg光栅(FBG)传感器是近几年来研究的热点。研究光纤光栅传感器的关键问题是光纤光栅的信号解调,即波长微小移位的检测问题。概述了光纤光栅传感器解调原理,并从响应特性分类角度对光纤光栅的几种解调方法进行了分析比较。     

基于FPGA的光纤光栅传感解调系统设计

设计一款FPGA的光纤光栅传感解调设备,实现光纤光栅传感的低成本高速解调。该光纤光栅传感解调设备由数据采集和A/D模块、FIR数字滤波模块、数据缓存模块和显示模块4大核心模块组成。系统由FPGA主控模块为各个子模块提供全局系统同步时钟。与现有的基于FPGA的光纤光栅传感解调仪相比,设计所需元件均嵌在同一块FPGA开发板上,不仅降低了解调仪的成本而且提高了系统的集成度。实验验证,系统的数字信号处理模块设计合理正确。最后,提出了设计的一种应用,具有一定的实用意义。      

FBG温度传感的多路解调方法

提出了一种基于匹配光纤布拉格光栅的光栅温度传感新型多路解调方案,利用微机控制步进电机对多路匹配光栅施加压力和拉力从而与测量光栅匹配,达到对温度传感信号的解调。并对实验数据进行处理,建立了系统的响应特性模型。实验结果证明,该解调方法测量简单,重复性好,准确度较高。     

基于单片机的光纤光栅解调器

Bragg光栅解调系统是光栅传感器得以实用化的关键。根据光纤Bragg光栅传感器的传感机理,介绍了Bragg光栅解调系统的工作原理,建立了解调系统模型,提出了实现Bragg光栅解调的单片机解调系统,给出了详细的软硬件设计方案。光栅解调系统测量能够精度达到±5pm,重复性最大误差为±8pm。     

分布式光纤光栅传感器解调系统

分布式光纤传感器是一门具有重大实用价值的新兴技术,本文基于光纤布拉格光栅传感器的工作原理,及光栅中心波长的移动探测解调原理,对分布式光纤光栅传感器解调的新方法进行了全面阐述,分析了他们的优缺点,并且给出了其优化方法及应用前景.     

Optical low-coherence reflectometry for a distributed sensor array of fiber Bragg gratings

An optical low-coherent interferometric technology for fiber Bragg grating (FBG) sensor array is described. A series of identical FBGs with low reflectivity form a sensor array. The first FBG of the array works as the reference FBG and the others work as sensing FBGs. Each sensing FBG and the reference FBG can form an in-fiber Fabry–Perot (F–P) interferometer with a specific cavity length. By scanning a home-made optical low-coherence reflectometry, the interference signals corresponding to different sensing FBGs (F–P interferometers) can be obtained and well distinguished. The mismatch in wavelength between the reference FBG and a sensing FBG induced by the measurand around this sensing FBG will cause the decrease of the intensity of the corresponding interference signal. A measurement of temperature is demonstrated and good performance is achieved. Factors limiting the total number of sensing FBGs are also discussed.     

虚拟仪器技术在FBG传感系统中的应用

介绍了一种基于虚拟仪器技术的光纤B ragg光栅(FBG)传感监测系统,包括FBG传感器的基本工作原理、虚拟仪器技术的特点和LabVIEW软件的应用。实验表明:该系统能够正确采集FBG传感过程中的应变和温度等特征信号,并能有效利用计算机实现信号的处理,可以满足FBG实时监测的要求。     

基于长周期光栅滤波的全光纤光纤光栅传感器研究

设计了一种全光纤传感测试系统,采用长周期光纤光栅作为边带滤波器,对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调,结合高信噪比的光电测量系统,传感测量的波长检测灵敏度为１．９４ｄＢ／ｎｍ,波长测量分辨率可达０．０５ｎｍ。     

FBG振动参数监测试验研究

通过对光纤光栅传感器进行理论分析,建立了由测量光纤光栅传感元件的波长而得到振动参数的理论模型,介绍了测量系统信号处理,并对光纤光栅与加速度计的试验结果进行了比较。     

光纤光栅型传感器研究热点与方案设计

光纤光栅传感器的应用日益广泛。文中给出了光栅传感器传感原理推导,对各类光栅传感器的热点研究作了总结和阐述,其中也从设计角度提出了多种较为实用的光纤光栅型传感器设计新方案并从理论或实验角度进行了可行性分析。     

小型FBG解调系统中数据采集的实现

为了实现FBG解调系统的小型化和低功耗,提高FBG传感信号的采集精度,设计了一种用于小型化FBG解调仪的数据采集系统。该系统以DSP和CPLD为硬件开发平台,应用高精度A/D转换芯片采集光电检测器输出的电信号,完成了软硬件调试。实验结果表明,该系统能够准确地采集FBG光谱信号,满足FBG传感系统波长分辨率、采集速度和数据存储容量的要求。     

Demodulation of Frequency-Modulated Signals by Pseudorandomly Selected Zero-Crossing Instants

The features of using compressed sensing methods for demodulating frequency-modulated signals are studied. To resolve an “off-the-grid” problem, an iterative method is proposed to localize the position of the maximum of the spectral peaks between the nodes of the frequency grid. The signal recovery algorithm with adaptation of the matrix of the basis to the spectrum of the processed signal is considered.     

基于动态P模型的GMM-FBG电流传感器磁滞建模

针对现有GMM-FBG电流传感器的磁滞非线性问题,在经典Preisach模型的基础上提出了一种改进的Preisach磁滞模型,给出了改进后的Preisach模型密度函数和模型分析方程,对频率依赖的模型参数进行辨识,提高了模型对动态磁滞曲线的预测精度;并运用改进后的模型对GMM-FBG电流传感器进行磁滞建模及实验验证。实验结果表明该模型能够较好的预测GMM-FBG工频电流传感器的磁滞非线性,模型的预测误差在3.6%以内,传感系统电流测量灵敏度可达到0.069 nm/A。     

基于光纤布拉格光栅的微波光子信号处理

由于有效利用了光子技术的优点,微波光子技术克服了传统微波系统中的一些瓶颈,从而提高已有系统性能,甚至开发出了全新的系统应用。很多光子器件已经被用在微波光子系统中,光纤布拉格光栅（Fiber Bragg grating, FBG）就是其中一种非常重要的全光纤器件。由于具有灵活的频谱响应特性、损耗低、质量轻、结构紧凑、以及与其他光纤器件耦合性好等独特的优势,光纤布拉格光栅已经成为了微波光子信号处理系统中的关键组件之一。本文主要介绍了近年来光纤布拉格光栅在微波光子信号处理应用中的最新进展,重点讨论的主要应用包括微波光子滤波器,微波任意波形产生,微波频谱感知以及光纤光栅传感器实时解调。最后,本文还讨论了在微波光子系统中应用光纤布拉格光栅的局限性及可能的解决方案。