检索结果-南通市图书馆

作者：王成明吉林大学

学位级别：硕士

随着光纤传感技术的发展,越来越多的光纤传感器及其解调设备相继得到研制,但现有解调产品的解调精度、分辨率、带宽等性能指标不能满足高精度检测的需求。因此,高精度、高可靠性的光纤传感检测装置的研究具有十分重要的意义。本文以光纤... 详细信息

随着光纤传感技术的发展,越来越多的光纤传感器及其解调设备相继得到研制,但现有解调产品的解调精度、分辨率、带宽等性能指标不能满足高精度检测的需求。因此,高精度、高可靠性的光纤传感检测装置的研究具有十分重要的意义。本文以光纤Bragg光栅的应用为基础,针对光纤Bragg光栅解调系统的国内外发展现状,对现有解调方法性能的优劣进行了分析,提出了一种高精度的FBG传感解调系统—基于可调谐扫描激光器的高精度FBG解调系统。主要研究内容包括:解调系统光路设计、可调谐扫描激光硬件设计、F-P滤波器等关键器件研制、解调系统软件实现及波长提取优化算法研究。首先,论文针对现有光纤光栅解调仪的优缺点,提出了可调谐扫描激光器解调方法,研制了适用于本系统的F-P滤波器等关键器件,F-P滤波器的自由光谱区可达50nm,精细度达到1000,并对其他光学器件进行了性能分析,完成解调系统整体的光路设计。其次,论文完成了激光器硬件电路的设计制作,包括泵浦源驱动电路的设计分析、温度控制电路的设计实现、放大电路的设计制作及光电转换技术的应用。同时,在硬件系统的基础上,开发了一套基于LabVIEW的解调系统软件。实现了解调系统实时解调和实时存储等功能。最后,针对高精度解调测试标定难的问题,本文提出采用标准具作为被测对象的方法,完成了系统标定。对不同扫描频率下的解调精度及波长分布关系进行分析,根据解调数据的分布情况,提出波长优化算法,将解调精度进一步提高。最终,研制出解调精度为0.8pm、解调带宽为1525-1565nm、稳定性为0.8pm的的高精度光纤光栅解调系统。

关键词：光纤光栅高精度解调 F-P滤波器可调谐扫描激光器

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边带峰值反射率拟合的光栅特征提取技术

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光电工程 2013年第9期40卷 57-61页

作者：王菊刘银张伟娟李昆刘继超赵燕燕京理工学院(原北京化工大学北方学院) 河北廊坊065201 北京世维通科技发展有限公司河北廊坊065201

针对高精度测量的要求,探索性地提出了一种多峰值反射率拟合的解调新方法。讨论了Levenberg-Marquardt算法在边波带峰值反射率拟合中的应用。根据光纤布拉格光栅对多波长光源的反射作用,研究光栅反射中心波长与各阶光边波带峰值反射率... 详细信息

针对高精度测量的要求,探索性地提出了一种多峰值反射率拟合的解调新方法。讨论了Levenberg-Marquardt算法在边波带峰值反射率拟合中的应用。根据光纤布拉格光栅对多波长光源的反射作用,研究光栅反射中心波长与各阶光边波带峰值反射率之间的关系模型,利用Lebenberg-Marquardt算法对光栅反射光谱进行特征提取得到特征参量表征传感信息。初步实验证明了该高精度解调方案的有效性和可行性,并分别获得了0.1℃的温度分辨率和0.5的应变分辨率,对高精度光栅传感系统的研制具有一定的供参考价值。

关键词：光栅传感高精度解调非线性回归分析 Levenberg-Marquardt算法

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电容式高频振动幅值测量方法研究

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仪表技术与传感器 2020年第9期 106-111页

作者：肖青伟段发阶黄婷婷叶德超李杨宗天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 善测(天津)科技有限公司天津300380

针对超声疲劳试验中20 kHz以上的高频振动幅值的测量问题,提出一种电容式高频振动幅值测量方法,并构建了基于该方法的测量系统。文中以振动信号处理为主线,设计基于调幅式的振动解调电路,实现传感器信号的高精度解调;设计频率自适应数... 详细信息

针对超声疲劳试验中20 kHz以上的高频振动幅值的测量问题,提出一种电容式高频振动幅值测量方法,并构建了基于该方法的测量系统。文中以振动信号处理为主线,设计基于调幅式的振动解调电路,实现传感器信号的高精度解调;设计频率自适应数字滤波器实现解调信号的动态滤波;设计基于Hilbert变换实现数字包络检波器完成振动信号幅值的精确求解。对基于此方法测量系统的精度和测量范围进行了实验验证,实验结果证明,此系统具有较高的精度和较大的测量范围,其精度优于0.3%F.S.,振幅测量范围最大可至100μm,动态频响超过20 kHz。

关键词：超声疲劳试验电容传感器高频振动高精度解调自适应动态滤波幅值求解

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基于调频连续波的弱反射光纤光栅解调系统研究与实现

基于调频连续波的弱反射光纤光栅解调系统研究与实现

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作者：张纯武汉理工大学

学位级别：硕士

光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器以其体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、易组网等优点在各个领域得到了广泛应用。日益复杂的测量环境对光纤光栅传感系统的复用容量、精度、成本等提出了更高的要求。本文采用中心... 详细信息

光纤布喇格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器以其体积小、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、易组网等优点在各个领域得到了广泛应用。日益复杂的测量环境对光纤光栅传感系统的复用容量、精度、成本等提出了更高的要求。本文采用中心波长、反射率等光学参数均一致的全同弱光栅阵列构建传感网络,基于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)技术构建解调系统,通过对解调系统、解调算法及相关问题的研究,实现了一种大容量、高精度、低成本的弱反射光纤光栅传感阵列的解调方案,论文的主要研究工作如下:(1)搭建了基于全同弱反射光纤光栅阵列的传感系统,分析了光纤光栅传感原理及温度传感模型,研究了瑞利散射、光栅多重反射等因素对系统复用容量的影响机理,通过仿真证明了可通过降低光栅反射率来提高系统复用容量。(2)研究了基于调频连续波技术的弱反射光栅阵列解调系统,该系统由光源系统单元、传感系统单元、信号处理单元构成。光源系统单元利用分布式反馈(Distributed Feedback Laser,DFB)激光器电流调谐速度快、温度调谐范围宽的特点,配合高速直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)线性扫频驱动模块和温度控制模块,输出调制光线性调频宽度为20MHz、波长扫描范围2nm,为减小光栅反射光之间的相干拍频,在DFB驱动信号上叠加白噪声改变激光器输出光线宽;传感单元采用光环形器与全同弱光栅阵列构成,增加了系统复用容量;信号处理单元采用高速、高增益雪崩二极管(Avalanche photodiode,APD)进行光电转换,通过混频、滤波、放大等处理后进入以FPGA为核心的控制系统进行数据采集及数据处理。(3)研究了基于调频连续波技术的弱反射光栅阵列解调算法,以快速获取弱光栅阵列中各个光栅的位置信息与波长信息。为提高系统解调速度,利用DFB激光器温度扫描时的温度稳定过程同时进行数据处理;为提高波长解调精度,实时采集DFB激光器工作温度,利用DFB激光器波长-温度特性曲线对输出光波长进行标定,并采用精度最高的高斯拟合算法进行光栅中心波长寻峰。(4)分析系统解调速度影响因素,计算了解调过程中各个步骤耗费时间,搭建实验系统对系统解调速度进行了测量;通过在传感光栅阵列前串接10km延时光纤,验证了系统长距离解调能力;通过静态温度实验,验证了解调系统的全同弱光栅阵列解调线性度、解调精度及稳定性,实现了单根光纤上串接100个间隔5m、反射率仅为0.1%的全同弱光栅的解调,在0℃-80℃的温度范围内,解调线性度达0.998以上,解调误差在13pm内。

关键词：全同弱反射光纤光栅调频连续波 DFB激光器高精度解调

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