学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调技术的研究

作　者: 祖艳萍
导　师: 张颖
学　校: 燕山大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 光纤布拉格光栅 解调技术 可调谐F-P滤波器 信号处理 LabVIEW
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


光纤布拉格光栅(FBG，FiberBraggGrating)是目前研究最多的光纤光栅，它具有良好的电气绝缘性、抗电磁干扰、高分辨率、耐腐蚀等其他种类传感器无法比拟的优点，在航空、土木工程、电力、石油、医学等领域发挥着其独特的优势。目前对光纤布拉格光栅传感器的研究日益受到国内外学者的重视，许多研究机构提出了多种FBG传感信号解调方案，但距实用化还有一定的距离。针对这一现状，本文设计了一种基于可调谐F-P滤波原理的FBG传感解调系统。主要内容为：首先阐述分析了光纤布拉格光栅的耦合模理论和及其传感原理，推导出光纤布拉格光栅的布拉格公式以及温度和应变与光纤光栅中心反射波长之间的传感原理式。分析研究了光纤布拉格光栅传感器温度和应变的分辨技术以及光纤布拉格光栅传感器的参数指标；对比了几种光纤布拉格光栅的解调方法，最终确定可调谐Fabry-Perot滤波法作为本系统的解调方法。并对本解调系统的核心器件可调谐Fabry-Perot滤波器的工作原理和特性参数进行了研究分析，标定了滤波器的驱动电压与中心波长之间的关系。分析了所设计系统中宽带光源的特性，对系统传感信号的光电转换、放大、滤波、整形电路以及基于PIC单片机的信号捕捉单元进行了设计；给出了一种计算传感光栅中心反射波长的测量模型，并利用LabVIEW对其进行了仿真。实验表明，所设计的FBG传感解调系统是可行性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 光纤光栅的研究背景和意义  9-11
  1.2 光纤布拉格光栅传感的应用领域  11-13
  1.3 本文主要研究内容  13-14
第2章 光纤布拉格光栅传感原理及解调技术  14-29
  2.1 光纤布拉格光栅的耦合模理论  14-17
  2.2 光纤布拉格光栅的传感原理  17-20
    2.2.1 光纤布拉格光栅温度传感原理  18-19
    2.2.2 光纤布拉格光栅应变传感原理  19-20
  2.3 光纤布拉格光栅传感器温度和应变的分辨技术  20-21
  2.4 光纤布拉格光栅传感器的参数指标  21-23
    2.4.1 传感器的带宽  21-22
    2.4.2 传感器的长度  22
    2.4.3 FBG反射率  22-23
    2.4.4 边模抑制比  23
  2.5 光纤光栅传感解调技术的研究方法  23-28
    2.5.1 光谱仪检测法  23-24
    2.5.2 非平衡Mach-Zehnder干涉仪法  24-25
    2.5.3 可调谐窄带光源法  25
    2.5.4 光栅色散解调法  25-26
    2.5.5 匹配滤波法  26-28
    2.5.6 可调谐Fabry-Perot滤波法  28
  2.6 本章小结  28-29
第3章 可调谐Fabry-Perot滤波器  29-41
  3.1 可调谐F-P滤波器的基本原理  29-34
  3.2 可调谐F-P滤波器的主要参数  34-36
    3.2.1 自由光谱范围  34-35
    3.2.2 腔长变化范围  35
    3.2.3 精细度  35-36
  3.3 可调谐F-P滤波器主要参数的性能测试  36-39
  3.4 可调谐F-P滤波器的驱动电压与光波长的关系  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章 光纤布拉格光栅传感解调系统设计  41-53
  4.1 解调系统整体设计  41-42
  4.2 波长测量原理  42-44
  4.3 宽带光源的选择  44
  4.4 光电转换电路  44-49
    4.4.1 PIN型光电二极管  45-48
    4.4.2 光电转换性能测试  48-49
  4.5 信号调理电路设计  49-52
    4.5.1 放大电路  49-50
    4.5.2 滤波电路  50-51
    4.5.3 整形电路  51-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章 系统软件设计及实验结果  53-61
  5.1 基于PIC单片机的信号捕捉及串口通信设计  53-54
  5.2 上位机软件LabVIEW的设计  54-58
    5.2.1 LabVIEW2011简介  54-56
    5.2.2 VISA串口通讯  56-57
    5.2.3 LabVIEW访问数据库  57-58
  5.3 系统仿真  58
  5.4 FBG传感系统测试实验  58-60
  5.5 本章小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-68
致谢  68-69
作者简介  69

相似论文

  1. 熔化极气体保护焊熔滴过渡图像分析系统,TG444
  2. 喷管羽流温度场测量系统的研制,V434
  3. 毫米波雷达中频模拟信号源数据产生部分的研究,TN955
  4. PCI-E数字化仪研制,TP274.2
  5. 基于单片机和LabVIEW的静电除尘系统,X701.2
  6. 电子产品质量监控测试设备设计,TN06
  7. 处理器TI DSP VC33虚拟核的设计与实现,TP332
  8. 无线信号多速率接收处理器的设计,TN851
  9. MATLAB对雷达信号处理机系统后置处理的仿真应用,TN957.51
  10. 油包水型乳化油液水击谐波破乳LabVIEW仿真及实验研究,X703
  11. 基于LabVIEW虚拟示波器的设计及远程控制,TM935.3
  12. 轴流式通风机叶片振动的非接触式测量,TD441.2
  13. 基于虚拟仪器的电能质量监测研究,TM76
  14. 基于虚拟仪器的音频信号分析系统设计,TP274
  15. 基于LabVIEW的网络数据管理系统的设计与实现,TP274
  16. 基于cRIO的生丝品质实时电子检测软件系统的开发,TS147
  17. 基于NI cRIO平台的生丝电子实时检测系统的开发,TS147
  18. 生丝扁平度电子检测方法的探索与分析,TS147
  19. 基于光纤布拉格光栅的色散补偿技术研究,TN929.1
  20. 一种纳米材料搅拌机控制系统的设计,TP273.5
  21. 水介质电磁阀测试系统的研究,TH134

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器
© 2012 www.xueweilunwen.com