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光纤Bragg光栅传感器作为一种近年来迅速发展的无源传感器件,已从简单的单点测量转变为多点、分布式网络的传感测量,在智能材料和安全监测等领域取得了广泛的应用。 论文在光时域反射-光纤光栅(OTDR-FBG)多点应变传感系统的基础上,为了扩大FBG的应变测量范围,使用了两个分布反馈式(DFB)激光器作为系统的光源。根据对DFB激光器阈值、温度特性、驱动电路模型、电脉冲调制特性的分析,设计了双DFB激光器的纳秒脉冲驱动电路。先由方波信号发生电路产生基准方波,将方波经过门电路整形后产生的脉冲作为触发信号,触发以2N2857型雪崩管为核心的纳秒脉冲产生电路。两个DFB的串联负载均为51Ω,测试得到两个激光器的驱动电脉冲宽度分别为3.10ns和3.18ns,脉冲幅值分别为4.40V和4.08V。经过光电探测器的测试,两个DFB激光器发出的光脉冲宽度分别为4.31ns和4.35ns,满足系统高空间分辨的应变测量要求。 为了减小温度对DFB激光器的影响,提高系统的探测精度,设计了基于ADN8830的DFB激光器温度控制电路。在分析激光器自动温度控制原理的基础上,给出了DFB激光器的温控设计方案,并根据系统要求确定了温控电路的温度控制范围和控制精度。在温度测量与设定电路、热敏电阻线性化、TEC(热电制冷器)的H桥驱动电路、PID补偿网络、温度电压采集与显示电路的基础上设计了DFB的温控电路并制作了相应的PCB电路。使用DFB激光器内置的热敏电阻和TEC对温控电路进行了测试,温控电路的精度可在200s内达到±0.04℃,满足OTDR-FBG传感系统的要求。 利用本文设计的双DFB纳秒脉冲驱动电路和温控电路,对OTDR-FBG传感系统进行了系统实验。光电探测器探测到了10个反射率为5%的FBG的反射光信号及触发光信号,并对实验中遇到的问题进行了分析,验证了系统对应变量和应变位置同时测量的可行性。