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利用匹配光柵解調來(lái)檢測光纖光柵傳感器的系統設計

作者： 時(shí)間：2013-11-25 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏
0引言

光纖布拉格光柵傳感器(FBGS)是用光纖布拉格光柵(FBG)作敏感元件的功能型光纖傳感器，可用于直接檢測溫度和應變，以及與溫度和應變有關(guān)的其他許多物理量和化學(xué)量的間接測量。在光纖布拉格光柵傳感器的應用研究中，波長(cháng)解調是一個(gè)重要的方面。目前限制光纖光柵傳感器應用的最主要障礙是傳感信號的解調。波長(cháng)解調方法主要有光譜儀、斜邊濾波法、可調諧濾波法、干涉掃描法、匹配光柵法等。但是，在這幾種方法中，光譜儀成本較高，斜邊濾波法的分辨率較小，干涉儀沒(méi)有好的重復性，而可調諧濾波器的掃描周期較長(cháng)。因此，近年來(lái)，匹配光柵法越來(lái)越受到人們的青睞。為此，文中介紹了一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)且由兩個(gè)并聯(lián)的匹配光柵解調來(lái)檢測光纖光柵傳感器的系統設計方法。

1雙光柵匹配原理

雙光柵匹配系統示意圖如圖1所示。寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)3 dB耦合器進(jìn)入傳感FBG。再由FBG反射后進(jìn)人兩路匹配光柵，對應的兩個(gè)光電探測器得到與其對應波長(cháng)有關(guān)的光信號，然后由光電探測器將其轉換為電信號并進(jìn)入信號采集處理電路提取有用信號，最后由后續信號處理系統實(shí)現數據的采集與處理。



圖1中，PD1和PD2為光電探測器，光電探測器所探測到的光功率P為：



其中I1(λ)和I2(λ)分別為傳感光柵和匹配光柵的反射功率譜密度函數。兩者的反射功率譜函數均可用高斯函數近似表示：
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