光纤法-珀传感系统高分辨率复用信号解调方法

提出了运用信号自相关矩阵特征值(EVD)/奇异值分解(SVD)的谱估计方法对法布里-珀罗(F-P)传感器的频分复用系统进行实时、高分辨率和低串扰的信号解调。从理论上分析了该方法对法-珀传感器复用信号解调的可行性,并在短采样数据长度条件下对两个传感器的并联复用信号进行了解调以及串扰的实验研究。实验表明,与离散傅里叶变换法(DFT)、Pisarenko等算法相比,该方法分辨率更高,在两传感器的腔长差低至20μm时,运用该算法仍可以实现准确的解调,而因串扰引起的应变误差小于±12με;此外,短的采样数据长度决定了该算法的运算量较小,信号处理速度较快。因此,该方案在大容量准分布式传感网络系统中将具有极大的潜在应用价值。     

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.     

地质构造物理模拟监测的光纤光栅传感系统

为了精确、实时、完整地监测地质构造物理模拟实验介质的三维变形,设计了光纤布喇格光栅传感系统。在高分子弹性带上,双面交错布置光纤布喇格光栅构成传感链;用可调谐法布里-珀罗腔进行波长解调;用有限单元法进行变形分析;用虚拟仪器进行信号处理。系统容量1400点,应变量程±800×10-6,应变测量精度为±10-6,测量全部测点的时间小于1 s。     

基于FBGA光纤光栅解调系统的实时校准方法

针对海洋仪器高精度、大范围、快速的测温需求,提出基于FBGA （Fiber Bragg Grating Analyzer）的光纤光栅解调方法,并针对其自身温漂现象提出一种基于F-P标准具的波长实时校准方法,进而减小系统误差,提高系统测试精度。通过对系统整体测试,引用实验数据具体说明采用提出的方法可使系统测温重复性绝对误差保持在±0.1℃以内,具有与MOI 系统（Micron Optics）相当的解调精度。采用本方法的解调系统具有优良的测试特性,同时小型化、低成本的优势使其更具有实用价值。     

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.     

基于扫描光源的光纤气体传感系统的研究

提出了一种基于窄带扫描光源的光纤气体传感系统。该系统能在多种气体共存环境下,完成对不同组分气体浓度的检测。克服了传统光纤气体传感系统在多种气体共存环境下需要多台光源进行检测的弊端,降低了工业化气体检测的成本。系统以放大自发辐射(ASE)光源为基础,结合锯齿波(STW)驱动的可调谐法-珀(Fabry-Perot)滤波器形成窄带扫描光源。针对可调谐滤波器的电容特性会引起锯齿波驱动失真的现象,提出了采用并联谐振回路的方案来解决锯齿波驱动失真的问题,保障了扫描光源工作的稳定性。实验结果表明,在乙炔和氨气混合气体的环境下,本系统可以实现对不同组分气体浓度的同时检测,检测结果误差较小。     

一种新的FBG传感信号解调技术研究

在基于当前FBG传感信号解调技术的基础上,提出了基于可调谐法布里一珀罗(F-P)滤波法和非平衡马赫一曾德尔(M-z)滤波法的FBG解调方法,并进行了系统仿真模型的设计,对其仿真结果与单独的可调谐F-P滤波法和非平衡M-z滤波法的仿真结果进行了比较.结果表明这种方法的性能得到了明显的提高,适用于FBG传感信号的静态和动态解调.     

傅立叶域锁模光纤激光器的研究新进展

傅立叶域锁模( FDML)光纤激光器是目前激光领域中比较有活力的研究课题,有着巨大的应用前景.在介绍了FDML光纤激光器的发展状况和应用前景基础,论述了其基本原理,对其关键技术及多种新型技术方案做了介绍和比较,分析FDML光纤激光器的应用前景及发展趋势.     

光纤F—P和FBG传感器通用解调系统的研究

针对目前不同种类传感器在建筑结构及其工作环境进行实时监测应用上的实际情况,提出了一种利用可调F—P滤波器对光纤法珀传感器和光纤布拉格光栅传感器通用解调方案,研究了解调系统的组成和对传感器的解调原理．初步实验结果表明,系统能够对上述2种传感器进行解调,并具有复用能力,光纤法珀传感器的应变解调精度在2με以下,光纤布拉格光栅传感器解调精度在0．5με以下,是一种低成本、通用的解调系统．     

基于调谐滤波技术的光纤光栅传感解调系统

基于光纤光栅调谐技术,提出了动态滤波扫描、时域同步处理的新型波长检测方案。采用执行机构与监测单元相分离的光纤光栅调谐装置,运用同步滤波和处理的方法,并利用微机多通道采集技术实现了低成本、高精度的光纤光栅传感解调系统,测试表明该系统的波长分辨率为3pm,应变测量分辨率为2．55μ,扫描时间小于200ms,波长检测范围可达9．16nm。     

光纤布拉格光栅传感解调中的寻峰算法

分析比较了光纤布拉格光栅(FBG)传感解调系统的6种寻峰算法:蒙特卡罗(Monte Carlo)算法、直接比较法、二次插值数值微分法、一般多项式拟合法、多项式-高斯公式拟合法和高斯公式非线性曲线拟合法。通过分析算法理论误差,结合算法仿真和实验研究,给出了算法误差及相关影响因素。研究发现输入信号的信噪比与寻峰算法的算法误差呈线性关系,相同条件下,高斯公式非线性曲线拟合法获得的精度最高。在光纤布拉格光栅传感实验系统中,对于信噪比为40dB的输入信号,算法的寻峰精度可达到0.44pm。结果表明,算法输入信噪比是影响寻峰算法中算法误差的决定因素,寻峰算法中的最佳算法为高斯公式非线性曲线拟合法。     

基于Labview的光纤光栅波长解调系统

提出了一种基于Labview的数字化光纤光栅信号解调系统,实现了光纤光栅应变传感波长解调.采用Labview编写程序实现信号的实时采集、处理、显示,解决了普通光纤光栅解调设备成本高,体积大等难题;进行了基于上述系统的光纤光栅应变传感实验研究.实验结果表明,反射谱线中心波长漂移量与轴向应力具有很好的线性关系,当应力达到60με时,光纤Bragg光栅(FBG)对应的波长漂移量约为1.90 nm.     

光纤光栅传感系统有源时域解调技术

将传感光栅用作环形器光纤激光器的端镜，腔中接一受压电陶瓷(PZT)驱动的具滤波功能的匹配光栅，受正弦波电压信号驱动，通过观察同一驱动周期中激光输出两谷值在时域中的间隔，进而判断作用在传感光栅上的轴向待测应变。在-140-720με范围内，其传感分辨率为1．8με，灵敏度为88．152με／ms。理论和实验均证实该装置的感测结果不受环境温度变化的影响。     

光纤光栅分布式传感器信号解调技术

分布式光纤光栅传感是光纤技术的重要应用之一,而信号解调技术是实现传感系统网络化的关键.介绍了光纤布拉格光栅（FBG）传感原理,阐述了目前国内外广泛采用的两类解调方法：波长扫描解调和参量转换解调,并对这两类解调方法中典型的解调技术进行了详细论述,归纳了各自的优缺点,为分布式光纤光栅传感解调系统设计提供了依据.     

基于最小二乘法的电力电缆FBG传感测温系统

为了提高电力电缆测温系统的测量精度和速度,提出了以光纤梳状滤波器代替参考光栅提供拟合数据参考点,采用最小二乘法拟合光纤Bragg光栅波长和F-P可调谐滤波器调谐电压的线性关系,通过F-P可调谐滤波器解调FBG传感器中心波长变化的方法,完成对电力电缆温度的测量.研究表明,光纤梳状滤波器能够代替多个恒温参考光栅实现波长标定,对反射波长的测量误差＜5pm,温度均方误差≤0.7 ℃.     

光纤光栅传感系统信号解调技术

主要从四个方面介绍了光纤光栅传感系统的信号解调技术,即滤波解调技术、可调窄带光源解调技术、干涉解调技术和色散解调技术,并对以上各种解调技术的优缺点进行了分析和讨论。     

布喇格光栅光纤氢浓度传感器的研究

提出了一种基于钯涂层布喇格光栅光纤的氢浓度传感器方案。金属钯在氢环境中能够吸收一定量的氢并使其体积膨胀,而布喇格光栅光纤在应力的作用下其有效折射率和周期发生变化,导致中心波长偏移,两者结合可实现对外界环境中氢的测量。建立了外界环境氢浓度同钯涂层布喇格光纤光栅波长偏移之间的关系,通过数值分析给出光栅光纤氢浓度传感器在不同氢浓度以及温度环境中波长偏移量,并分析了其特点。     

啁啾光纤光栅法布里-珀罗传感器波分频分复用

实现了一种具有大容量复用潜力的啁啾光纤光栅(CFBG)法布里-珀罗(F-P)传感器复用系统。该传感器复用系统的建立基于波分频分复用方法,即中心波长相同的传感器利用腔长不同空间频率不同来实现空间频分的复用,采用不同中心波长的传感器阵列与频分复用方法相结合就可实现波分频分复用。描述了该光纤光栅法布里-珀罗传感器复用系统的结构、原理及应变实验结果。实验结果表明,该方法可以大大地提高光纤光栅法布里-珀罗应变传感器的复用能力,理论上可复用数百个光纤光栅法布里-珀罗应变传感器;实验中应变测量精度好于±10με,可满足大部分实际应用的要求。