【摘 要】
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作为传感器,光纤布拉格光栅(FBG)以其波长编码和容易构成准分布式传感网络的特性,被普遍的应用于光纤传感领域对结构健康的安全监测。如何实现微弱信号高灵敏在线监测一直是
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作为传感器,光纤布拉格光栅(FBG)以其波长编码和容易构成准分布式传感网络的特性,被普遍的应用于光纤传感领域对结构健康的安全监测。如何实现微弱信号高灵敏在线监测一直是安防领域的焦点,本文设计并改进了边带滤波光纤传感系统,提出多边带滤波解调光纤光栅的方案,显著提高了光纤光栅传感系统的灵敏度。本文通过多边带滤波解调原理和数值分析,构建了多边带解调灵敏度与边带斜率和数目的仿真模型。利用该仿真模型研究了边带滤波数目、边带线性区域斜率以及双参量共同作用时对系统探测灵敏度的影响。研究结果表明:在光功率允许范围内,系统灵敏度与边带滤波器使用数目和边带线性区域斜率直接相关,当边带线性区域斜率不变时,系统每增加一个边带滤波器可将传感灵敏度提高一倍;边带数目和斜率共同作用时,n次边带滤波FBG解调灵敏度为解调边带斜率之和0.99685倍。基于理论模型和仿真的基础,利用粗波分复用器(CWDM),搭建了多边带滤波高灵敏度FBG解调系统的实验平台。进行了CWDM解调FBG应变传感实验,分别验证了边带数目、边带线性区域斜率及双参量共同作用时对系统灵敏度的影响,得到了实验和仿真趋势相一致的结论;搭建并进行了CWDM解调FBG动态传感系统的实验,得到了一次滤波和二次滤波系统解调灵敏度分别为0.151mV/pm和0.268mV/pm,增加边带数目,系统灵敏度增加,实验和理论趋势一致。
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