基于红外CCD器件的光纤光栅解调系统的研究

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光纤光栅是近年来发展最为迅速、应用最为广泛的光纤无源器件之一。由于它的许多独特的优点,在光纤通信、光纤传感等领域具有广阔的应用前景。以光纤光栅技术为基础的光纤光栅传感器已经成为传感器研究领域中的一大热点。光纤光栅传感器的解调技术是当前光纤光栅传感技术研究领域的重点和难点之一,如何设计出能同时满足高分辨率、动态与静态参量结合测量、多点复用检测且成本不高的波长检测方案已成为光纤光栅传感系统研究的热点,目前国内不少部门和研究单位对其解调技术进行了很多研究,但是大多数处于实验室研究阶段,离实用化、工程化和产品化的标准还有相当距离。本文首先对国内外光纤光栅传感技术的研究现状进行了分析,指出了我国在该领域所存在的问题,讨论了光纤光栅解调的基本原理,系统分析了光纤布喇格光栅对温度、应变以及压力的传感机理。分析了常用解调方法的工作机理、性能和特点,包括滤波法,干涉法,可调谐光源解调法,光栅色散法等。分别给出了其典型的实验原理图,并对各种解调技术的优点和缺点进行了论述,指出了信号解调过程中存在的技术难点,为解调系统的设计提供了依据。接着,本文设计了一种基于红外CCD器件的光纤光栅解调方案,建立了一种新型的传感解调实验系统,着重介绍了系统中红外CCD器件的驱动时序以及信号处理方法,并用VHDL语言和MAX+PLUSⅡ软件进行了仿真测试,对相关时序进行了整合,设计了数据采集软件,实时监测数据。组建完该传感解调系统和开发完成数据采集软件后,本文通过温度传感解调实验进行了验证,实验表明,该传感解调系统达到了预期的目标,其准确性和可靠性较好,并且在具体项目上验证了该系统应用于工业工程上的可行性,最后根据实验结果对本论文进行了总结,并对后续工作进行了展望。
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