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基于DWDM的多通道光纤光栅解调仪

徐铁龙

  光纤Bragg光栅传感器属于光纤传感器的一种,基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理量对光纤布拉格(Bragg)波长的调制来获取传感信息,是一种波长调制型光纤传感器,其抗干扰能力强,测量方便,因此光纤光栅在传感方面的应用得到了国内外的广泛关注。目前已推出商用光纤光栅解调产品,但主要以有源解调方法为主,采样速度在几赫兹到几百赫兹左右,仅能满足静态或准静态测量的需要,不能满足振动、地质监测等动态环境所要求的高速多点采样。为了进一步满足动态多点测量的要求,需提高光纤光栅解调仪的采样和传输速度。本课题针对这些要求,设计了基于DWDM的多通道光纤光栅解调仪,完成了解调仪的光路、电路及软件的设计,实现了解调仪对于动态系统的多点高速采集,同时也实现了解调数据在计算机平台上高速的传输、处理、显示及存储。 本论文的主要工作如下: 1、基于密集型波分复用器(DWDM)设计了光路解调部分,利用可调谐激光器对DWDM四个通道进行测试并完成标定,测得其可用工作区间分别为1550.934nm-1551.884nm、1553.280nm-1554.205nm、1555.725nm-1556.665nm、1558.365nm-1559.265nm,各通道响应灵敏度都可达45dB/nm以上,保证了解调系统的快响应速度和高分辨率。 2、以CPLD作为核心控制芯片,设计了多通道AD同步高速采集及USB高速传输功能。 3、使用LabVIEW 8.5软件编写了人机交互界面,完成了多通道数据同时采集、显示、存储及分析计算功能。 4、完成了内燃机表面FBG传感器的粘贴及内燃机内部缸压传感器的封装。 5、对解调系统的采样速度、传输性能、解调范围和波长分辨率及精度进行了实验分析与研究。实验结果表明该解调系统的各通道采样速度为200KHz,可解调20KHz以下的动态信号;利用制作的传感器进行内燃机测试实验,研究了内燃机表面振动与FBG传感器中心波长变化关系、内燃机内部缸压与转角的关系。……   
[关键词]:光纤Bragg光栅;DWDM;内燃机;多通道
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2010年