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光纤Bragg光栅传感技术的研究
资料介绍
本课题来源于教育部博士点专项科研基金项目(20030056017)，主要的研究目的是对光纤光栅传感器在传感领域的应用进行探讨和基础性研究。 光纤光栅传感器是光纤传感器的一个重要分支，日益受到人们关注。本文从解调系统的角度进行了光纤Bragg光栅传感器在应变参数传感领域的研究，设计了基于非平衡扫描Michelson光纤干涉技术的解调方案，在此基础上完成了整个解调系统的搭建和调试，并利用该系统进行了光纤Bragg光栅的应变特性实验。 1.利用耦合模理论研究了光波在光纤光栅中的传播规律，并依据耦合模理论研究了均匀周期光纤Bragg光栅的传输响应特性，对光纤光栅的反射谱进行了数值模拟，同时分析了光纤光栅的折射率调制深度δneff和光栅长度L与光纤光栅特性之间的关系。研究了光纤Bragg光栅的应变和温度传感模型，并通过对光纤的弹光效应、光纤周期的伸缩、热光效应、热膨胀效应的分析得出了光纤光栅的应变灵敏度、温度灵敏度和压力灵敏度。 2.系统的研究了光纤光栅的解调理论，建立了基于Michelson光纤干涉理论的解调系统模型，并对整个解调系统进行了细化，具体介绍了方案中每个组成装置的选择依据和设计思想。 3.完成了光纤光栅解调信号处理系统的设计和调试，实现了光电转换、噪声滤波、RS鉴相等功能，并设计了以89C51单片机为核心的相位测量系统，它可以实时的实现周期方波信号和相位脉宽信号之间的相位值显示，测量系统的分辩力达到0.036°。 4.构建了基于Michelson干涉解调理论的光纤Bragg光栅解调系统，并利用该解调系统进行了光纤光栅的应变实验研究，得到了解调系统偏差的标准差为σ=0.01782nm，通过对测量数据进行最小二乘法拟合得到系统的实际调谐灵敏度为0.1573nm/mm，应变灵敏度为1.294pm/με。
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