F-P标准具和参考光栅相结合的高稳定性FBG解调系统

为了提高光纤布喇格光栅（FBG）解调系统的稳定性和准确性,避免由于压电陶瓷的迟滞性、蠕变性以及温度变化引起的法布里-珀罗（F-P）滤波器驱动电压与透射波长不成线性的问题,采用了可调谐环形腔激光器作为扫描光源,与F-P标准具、温补参考光栅、传感光栅3个单独的通道结构相结合的FBG解调方法。通过理论分析和实验验证,选择中值滤波加滑动平均滤波的方法滤除噪声,采用基于强度阈值的频谱相关寻峰算法更加准确地找到反射谱峰值的位置。结果表明,每个通道单独分开的解调方案的波长长期稳定性可达0.4pm,温度与波长的线性度高于99.90%。该系统能够实现对温度、应变等参量的稳定性的测量。     

基于双波长解调的光纤干涉型传声器研究

提出了一种基于双波长解调的光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,FP)干涉型传声器,采用归一化算法和微分交叉相乘处理(DCM)算法,实现了声信号的准确还原.在归一化算法中,利用椭圆拟合,实现了两路波长光信号的归一化,减小了激光器输出波动对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响;在DCM算法中,通过信号处理及滤波,实现了声信号的准确输出,减小了温度等环境因素对光纤FP干涉型传声器输出特性的影响.在实验中,采用对比法,测试了基于双波长解调的光纤FP干涉型传声器的特性,结果显示器件实现了灵敏度为210 mV/Pa、频率响应为100～3 15 0 H z的声信号测量,能够很好地应用于语音识别、噪声测量、空气声探测等领域.     

基于粒子群算法的FBG传感系统数据采集速率优化北大核心

首先介绍了光纤光栅(FBG)远程传感系统的组成及解调方法。针对FBG传感系统在远程设置零点时,数据处理速率波动引起的数据采集速率与数据处理速率不匹配问题,提出引入粒子群(PSO)算法实时在线优化光谱扫描速率,使动态传感系统持续处于系统可能达到的最高数据采集速率,降低传感系统测量精度。最后通过实验平台验证了该算法的有效性。     

基于F-P温控标准具的高稳定性FBG波长解调系统

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。     

基于FBG传感系统的可调光滤波器非线性研究

采用光纤布拉格光栅(FBG)传感系统研究压电陶瓷(PZT)驱动法布里-珀罗(F-P)型可调谐光滤波器(TOF)的非线性特性。基于多光束干涉理论建立了TOF的非线性模型,推导了透射带波长和自由光谱范围(FSR)对驱动电压的非线性响应;基于FBG传感系统测试了F-P型TOF的波长非线性,并采用多项式拟合对其进行描述,实测F-P型TOF波长的非线性误差最大为1.006 nm;基于F-P型TOF的非线性模型,研究了其波长定位误差,并提出采用参考光栅的方法降低波长定位误差。实验表明,F-P型TOF的波长随机误差可由73～81 pm降至12 pm以下。     

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一珀罗(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渊谐的温度漂移、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。     

光纤激光干涉测量技术在EFPI传感器信号解调中的研究进展

光纤激光干涉技术是外腔式法布里-珀罗干涉仪(EFPI)传感器动态信号解调的主要技术方案,具有测量灵敏度高、动态范围大、测量频率范围宽等优点.本文从外腔式法布里-珀罗干涉仪相对测量的基本原理出发,回顾了几种主流光纤激光干涉测量技术的解调原理、方法及优缺点,重点介绍了作者课题组提出的几种新型被动解调技术,着力解决现有解调仪...     

FBG解调实时校正技术研究

在基于可调谐F-P的FBG解调系统中,由于驱动电压与扫描波峰的关系不固定,增加了系统误差。为此研究了实时校正技术。首先,通过方案比较和分析,设计了并联型的实时校正系统,此系统可以通过多个参考点实时校正PZT的非线性问题以及可调谐F-P滤波器的结构性误差。然后,通过实验分析了PZT驱动电压与可调谐F-P波峰的关系,设计了快速分段算法。最后,针对此系统,设计了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的信号处理单元,将解调系统的控制、滤波计算和数据压缩等电路集成在FPGA芯片内部,保证了系统的实时性。实验结果表明,该系统的均方误差为2.2pm,最大误差为6pm。解决了此类解调系统受可调谐F-P滤波器精度限制的问题,提高了测量精度。     

Counting wavelength demodulation of FBG sensors

Measuring amplitude of signal is the usual method in wavelength demodulation of fiber Bragg grating (FBG) sensors recently. This method is easy to be disturbed and has low precision. In this paper, a novel counting wavelength demodula- tion scheme of FBG sensors using a high birefringent fiber (HBF) loop mirror is reported. This demodulator has simple structure, high precision, cheap price and convenient use. The resolution of the loop mirror device with a HBF of 30 meters long is 0.067 nm. For a center wavelength of FBG of about 1550 nm and a 40 nm shift range of its reflection wavelength, the relative error of measurement is only ± 0.001. This wavelength demodulation device has significance for widespread application of FBG sensors.     

FBG波长高精度解调的研究进展

在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要.综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法,主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展,分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响.     

一种基于反射式SOA的FBG传感解调方法

提出一种基于反射式半导体光放大器（R-SOA）的光纤Bragg光栅（FBG）传感解调方法。周期性调谐R-SOA与可调谐FBG构成的窄带可调谐激光器,当其输出波长与FBG传感器反射波长一致时,由光电探测器输出光电流最大判断2个FBG周期的匹配并完成对传感FBG周期的测量。测量结果表明,FBG传感器中心波长在1 551.9...     

基于非均匀采样的光纤光栅解调系统

鉴于重叠多光纤Bragg光栅(FBG)传感器均匀采样时遇到的数据频谱混叠问题, 提出利用扫描周期随 机变化的正弦波实现传感FBG的非均匀采样方法,并在一种基于可调谐F-P滤波器的 FBG解调系统中得到成功应用。实验结果显示,本文方法能够很好避免混叠现 象,并且还能以低于Nyquist采样频率对信号进行采样分析。     

用光纤光栅稳定980 nm激光器波长的研究

文章通过将一根弱反馈的光纤光栅连接在无致冷的980 nm泵浦激光器尾纤上,使激光器工作在相干失效状态下,大大改善了无致冷激光器的波长和功率的稳定性.文章根据实验结果分析了光纤光栅的主要参数对激光器输出功率和光谱的影响.通过对光纤光栅参数的优化,可以使无致冷980 nm泵浦激光器在0～70 ℃下稳定工作.     

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-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-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.     

基于非线性滤波器的FBG解调系统的研究

传统的光纤Bragg光栅(FBG)滤波解调系统解调精度 较低,且线性滤波器的滤波曲线不是严格 的线性。从理论推导了基于线性滤波器的解调系统中滤波光和直接探测光光功率的比 值和滤波器的 透过率函数成正比。而传统的线性滤波解调方法过于理想化,为了修正这一问题,根据理论 推导对波长和 比值的关系按非线性滤波解调处理。实验结果表明,非线性解调 系统的温度解调精度高于线性解调系统,一定程度上提高了解调系统的精度。而且线性滤波 器的FBG解调 系统中几乎全部采用实际波长进行解调,本文在非线性滤波解调系统中引入虚拟波长的概念 ,对基于线性 滤波系统或非线性滤波系统的FBG系统进行解调,从而可以不用对实际波长的变化进行标定 而直接解调出FBG所处环境温度的变化。     

量化噪声对FBG波长解调的精度影响及误差分析

为提高光纤布拉格光栅(FBG)波长解调精度,建立了“量化噪声-波长误差”转换模型,并通过蒙特卡罗方法,对模型给出的误差预测结果进行了仿真验证。采用16位高精度模数转换器(ADC)搭建波长解调实验电路,误差分析结果表明,当ADC位数从6位到16位均匀增长时,波长解调误差从41.37 pm到0.34 pm呈指数下降,与模型计算和仿真结果相吻合。仿真及实验均表明,所提出的“量化噪声-波长误差”转换模型能准确分析量化误差对FBG波长解调精度的影响,为FBG波长解调仪中模数转换分辨率的选择提供设计依据。