强度解调的光纤光栅振动检测硬件电路设计与实验研究

在对光纤光栅强度解调方法研究的基础上,利用FastFET放大器AD8065设计了高速光电转换电路,并基于边缘滤波强度解调原理构建了光纤光栅振动检测系统。该系统具有成本低、解调速度快等特点。在实验中,引入使用美国国家仪器（NI）有限公司的电子电路仿真软件Multisim的仿真实验与构建的光纤光栅振动检测系统进行对比。实验结果表明,光纤光栅振动检测系统具有良好的幅频响应,频率响应范围可达5 Hz~1000 Hz,为光纤光栅振动检测提供了一种新的可靠手段。     

光纤光栅传感解调系统控制电路的比较与分析

寻求一种低成本、高性能的光纤光栅传感系统的解调方案是实现光纤光栅传感器实用化的关键技术之一。介绍了光纤光栅传感器的基本传感原理,给出了国内外提出的几种典型的解调方案,并重点分析和比较了其工作机理和性能,最后,总结了几种解调方案的优缺点,指出其发展方向,为光纤光栅传感解调系统的设计提供了依据。     

基于光学小波滤波的光纤光栅传感解调方法的研究

采用连续波调频、波分复用技术提出了一种分布式FBG加速度测量系.针对分布式传感系统中的解调问题,设计了光学小波滤波器,有效地改善了非平衡、非线性光学信号的干扰,实现了光学波长绝对编码.该解调方法具有结构简单、扫描频率高、分辨率好、线性度好等优点.     

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。      

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.     

基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器研究

采用双悬臂梁结构,研制了基于匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器,可通过悬臂梁对匹配光栅静态工作点进行精确调整.该传感器集振动传感和动态波长解调于一体,并具有温度补偿功能.对传感器的工作原理进行了理论分析,通过与压电式加速度传感器进行的比较实验,得到了一致的实验测量结果.     

光纤光栅解调系统的设计研究

本文设计了一种基于FPGA的光纤光栅解调系统,核心模块采用了FPGA芯片,型号为EP2C5Q208C8N,开发环境采用的是Quartus Ⅱ 9.1和Eclipse。通过软硬件相结合的方式,配置了一个NiosⅡ处理器软核,模数转换部分采用12位高精度转换芯片AD9226对采集到的温度信号进行实时转换,用VHDL硬件描述语言配置软核处理器,生成了一个适用于硬件系统的专用C环境,用C代码实现对硬件电路的控制。本文设计的高精度温度测量系统,能使光纤光栅传感器的中心波长随着温度的增加而逐渐增加,其信号波长与温度变化的斜率约为0.02nm/℃。     

基于F-P标准具的光纤光栅应变传感解调系统

光纤光栅作为光纤无源器件,利用其能在窄带内形成滤波器或反射镜这一特性,在光纤通信、光纤传感等领域得到了广泛的应用。用步进电机调节射入F-P标准具光束的入射角可调节透过F-P标准具的光波波长,由聚焦在线阵CCD上的透射光的位置即可得到光栅反射光波的波长。经过试验证明:其测量精度达到0.1 nm。     

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.     

基于匹配滤波技术的数字化光纤光栅传感解调方法

报道了一种结合数字化技术对光纤光栅传感系统信号进行解调的方案.解调系统采用数字时钟信号产生锯齿波电压信号控制可调谐光纤法布里-珀罗滤波器,对光纤光栅进行扫描式搜寻,同时利用同步时钟信号控制数字采集卡实时读取搜寻到的数据.由于光纤光栅的反射谱是已知信号,因此采用数字匹配滤波技术对采集到的信号进行处理可以得到最大的信噪比.实验结果表明:系统在波长寻址范围为1 520-1 575 nm内,扫描频率1.5 Hz,波长分辨率可以达到2 pm以下.     

光纤Bragg 光栅的谐振传感实验研究

利用微悬臂梁对光纤Ｂｒａｇｇ光栅的振动传感特性进行了实验研究,其频率传感范围达到２．５ｋＨｚ,并给出了实验拟合曲线。研究表明：光纤Ｂｒａｇｇ光栅反射波长漂移的扫描平均值△λ对微悬臂梁的谐振频率υｎ响应灵敏。     

基于FFP可调滤波器的FBG解调系统设计

提出并实现了一种基于FFP可调滤波器的FBG解调系统.该系统通过PC104嵌入式系统控制的D/A输出信号,作为可调滤波器的控制信号,对光纤上的所有光栅连续扫描以实现波长信号的解调.该解调系统扫描带宽50 nm,以10 Hz频率进行扫描,可以得到稳定的测量信号.     

光纤光栅传感阵列的数据融合分析

针对一种结合神经网络技术对光纤光栅传感阵列信号进行分析的方案.以光纤光栅为传感元件,混凝土简支梁模板为研究对象,BP神经网络为信号处理方法,研究了光纤光栅传感阵列和BP神经网络技术在载荷应变损伤监测中的应用.通过有限元法对模板试件的应变分布进行分析,确定光纤光栅应变传感阵列的合理位置,用液压机进行加载实验.通过BP神经网络对这些离散的应变信号进行数据融合,反向分析模板试件的载荷.实验表明,在加载范围0～110 kN内,识别样本相对误差均在3%以下,均方误差小于1 kN.     

基于双芯光纤滤波器解调的光纤光栅电流测量

利用光纤光栅(Fiber Bragg grating,简称FBG)、超磁致伸缩材料(Giant magnetostriction material,简称GMM)和基于双芯光纤滤波器的解调系统实现了交流电流的测量。在介绍超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应、光纤光栅检测电流原理以及双芯光纤滤波器解调原理的基础上,借助超磁致伸缩材料和光纤光栅等构建了电流测量单元。利用设计的电流测量单元,在施加0～4.5A(50Hz)范围的交流激励电流时,经基于双芯光纤滤波器的解调系统解调,验证了采用该方案检测电流的可行性。     

基于DSP的光纤布拉格光栅波长解调系统

波长解调技术是光纤布拉格光栅在温度、应变测量等领域应用的关键技术,提出并实现了一种基于可调谐Fabry-Perot滤波器的波长解调系统设计方案.系统使用扫描控制信号作用于可调谐Fabry-Perot滤波器,DSP对扫描控制电压和布拉格光栅的反射波峰进行采样与处理,通过标准具和参考光栅对Fabry-Perot滤波器进行标定,使用数字滤波提高了数据的稳定性和分辨率.实验表明,该系统的解调效果很好,在结构简单的基础上能取得较好的精度与分辨率.     

光纤光栅温度传感器

本文提出了一种新型的光纤光栅温度传感方案,利用微机控制光纤激光器波长扫描寻址方法实现了传感信号的解调。理论上分析了系统的响应特性,并同实验结果进行了比较。     

干涉解调技术在光纤光栅传感系统中的应用

本实验的目的是为了将光纤光栅的传感特性应用于结构健康监测系统中,系统采用了基于迈克尔逊干涉技术的解调方法,将包含被测应变信息的FBG波长信号转变成相位信号,通过以89C51单片机为核心的单片机系统检测相位的变化,从而得到被测应变的大小.系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点,传感灵敏度为0.3950°/με.     

基于温控Bragg光栅滤波器的光纤Bragg光栅动态应变传感系统

描述了一种基于温控光纤光栅解调的光纤光栅动态高精度应力测量系统.传感光纤光栅的Bragg反射光受到动态应力调制,反射光其后入射到温控光纤光栅滤波器,传感系统通过测量温控光纤光栅的透射光强变化实现了动态应力解调.温控调节温控光纤光栅,使传感系统始终处于透射光强对应力变化最敏感的最佳状态.利用光纤光栅滤波器的大斜率特性,实现了高动态精度的动态应力传感.以简支梁的自由振动作为研究对象,在有效探测简支梁带宽为1～3 200 Hz的谐振频率范围内获得了高达6.7×10-10ε/Hz1/2的动态应力测量精度.