DBR光纤激光器拍频传感系统的集成化技术研究

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光纤传感是上世纪70年代随着光纤通信技术的蓬勃发展而兴起的新型技术。近些年来,光纤传感技术因为其独特的灵敏度高,抗电磁干扰,抗腐蚀和易于集成等优势受到国内外研究者的广泛关注,光纤传感技术在工业领域和国防事业中应用前景十分广阔。  然而一般的光纤传感系统需要高精度的光学解调仪器,使得系统成本过高,并且不易集成,限制了光纤传感技术的市场推广和应用。本论文研究的是单纵模DBR光纤激光器做传感单元的集成化低成本拍频解调系统。以实现低成本、集成化、高精度和高稳定性的拍频解调系统为目标,设计并实现以单纵模DBR光纤激光器作为主要传感单元的传感系统和拍频解调各个模块。首先是设计精度和带宽足够的光电探测器模块,完成了对DBR光纤激光器拍频的低成本探测。随后设计了信号处理模块以及频率可调谐本振模块,信号处理模块主要包括信号放大器,混频器,滤波器和比较器等。最后用基于ARM架构Cortex-M3内核的STM32单片机设计重要的频率解调模块,实现低频信号的高精度解调。DBR光纤激光器输出受到外界传感物理量调制后的拍频信号,该拍频信号与本振信号混频后滤波输出下变频的低频信号,低频信号经过比较器后输入到STM32单片机,解调出原始频率从而解调出传感的外界物理量。通过实验测试,设计的集成化DBR光纤激光器传感系统可以实现精度平均0.1kHz的拍频解调,实现了高精度、低成本、集成化的单纵模DBR光纤激光器传感系统。
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