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光纤布喇格光栅传感信号解调技术研究
资料介绍
光纤布喇格光栅(FBG)传感器以其优异的抗电磁干扰、抗腐蚀、灵敏度高、小巧等特点，被广泛应用于大型复合材料和混凝土建筑物的结构监测、智能材料的性能监测、电力、医药和化工等领域，是目前光纤传感领域的一个研究热点。FBG传感信号解调技术又是FBG传感技术研究领域的重点和难点。 本文在对国内外光纤光栅传感技术及其传感信号解调技术研究现状进行了深入分析的基础上，提出了一种光纤布喇格光栅传感信号解调技术。主要内容如下： 系统地阐述了光纤光栅传光的耦合模理论和传输矩阵理论；推导出了光纤光栅的布喇格公式和反射率公式；分析了光纤布喇格光栅的传感原理；给出了光纤布喇格光栅的应变和温度传感原理式。 分析研究了光纤布喇格光栅传感信号解调原理；提出了基于步进电机调控的等强度悬臂梁光纤布喇格光栅传感信号解调方案，并对调谐悬臂梁进行了设计。 设计了一种基于悬臂梁调谐和匹配光栅解调技术的光纤布喇格光栅传感信号解调技术方案；推导了传感光栅中心反射波长的变化量与参考光栅中心反射波长变化量的关系式；建立了参考光栅反射光强与光谱谱型的关系。 对反射光强信号检测电路、步进电机控制电路、单片机信号处理系统进行了设计。 利用所设计的光纤布喇格光栅传感信号解调实验装置，进行了光纤布喇格光栅的温度和应变特性实验、参考光栅的等强度悬臂梁调谐实验以及光纤布喇格光栅传感信号解调实验，验证了所提出的光纤布喇格光栅传感信号解调方案的可行性。
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