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光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)是目前最有发展前途、最具有代表性的光纤无源器件之一。自从1978年K·O·Hill等人在掺锗光纤中采用驻波写入法制成世界上第一只光纤光栅以来,由于它具有许多独特的优点,人们将其用于光通信的同时也致力于将其应用于各种物理量的传感。近年来在光纤光栅传感方面的研究与应用已经越来越引起人们的重视。 从国内外在布拉格光栅的研究和应用来看,目前还少有应用性的研究成果。对布拉格光栅传感器信息的采集和处理主要还是借助于光谱仪等光学分析仪,并没有针对布拉格光栅传感器的专门分析仪器。而且,在已知的这些应用中,均无法直接获得所感知的物理量,更无法将波长变化直接转化为电信号,供其它设备如控制设备的使用。这无疑是光纤光栅传感器得到广泛应用的一大障碍。 本文致力于设计开发一种分布式光纤光栅传感器的波长解调系统,用于工程实际,属应用性研究。 论文系统地介绍了Bragg光栅及其传感原理,讲述了光纤光栅传感器特点及其应用。FBG光栅传感器的传感信息被调制在波长中。文中对比分析了多种典型的传感解调技术,确定采用FFP-TF(Fiber Fabry-Perot Tunable Filter)滤波法实现解调。此方法有利于研究具有高灵敏度、光能利用率高、操作简单和适用于工程应用的波长位移检测技术。 本文从解调系统的功能与系统设计要求出发,在选定基本解调方法的基础上对整个解调方案进行了细化,在采用FFP-TF的光纤光栅解调系统中引入高速数据采集卡,形成一套全新的解调方案,建立了传感解调试验系统。 基于这样一个新型的系统,论文着重讲述了新型的解调软件系统OptSensor的开发过程。OptSensor系统支持多种数据采集卡,并集成了多种解调算法。针对项目开发试验需要,系统开发了多项调试功能,如:脱机调试;实时监测数据波形;解调结果可视化输出等。在完成解调结果标定后,系统将得到带有要求的量纲的最终结果,并以数值化的方式输出。 在组建传感解调试验系统和开发完成解调软件系统后,本文通过位移传感解调试验和温度传感解调试验进行了验证。试验表明,解调软件系统OptSensor的功能达到了预期的目标,能够满足解调试验与工程应用需要。