光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)傳感器波長解調(diào)系統(tǒng)是實現(xiàn)FBG傳感功能的核心。目前使用較多的FBG傳感器解調(diào)方法是可調(diào)諧F-P(Fabry-Perot)濾波器法,這種方法具有解調(diào)速度快、解調(diào)范圍寬、解調(diào)精度較高等優(yōu)點。但是,由于F-P濾波器中的腔長調(diào)節(jié)元件-鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(Pb(Zr_1-xTi_x)O₃,PZT)具有伸長量隨溫度漂移以及遲滯和蠕變等非線性特性,使F-P濾波器輸出波長隨時間非線性變化,帶來波長解調(diào)誤差大、傳感檢測精度低的問題。針對上述問題,本文從研究F-P濾波器中的PZT遲滯和蠕變特性入手,提出了一種基于熱標(biāo)準(zhǔn)具與PZT遲滯和蠕變補償控制的F-P濾波器解調(diào)法。研究了F-P濾波器中PZT遲滯和蠕變補償?shù)尿?qū)動電壓控制方案,通過控制F-P濾波器的驅(qū)動電壓隨時間非線性改變,使寬帶光源經(jīng)過F-P濾波器輸出的波長能隨時間等間隔變化,獲得隨時間線性變化的標(biāo)準(zhǔn)具透射譜峰值波長,作為波長標(biāo)尺的“刻度線”,為解調(diào)傳感光柵的波長提供精確的波長基準(zhǔn)。通過設(shè)計PZT遲滯和蠕變補償?shù)尿?qū)動電壓控制方案,搭...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究目的及意義
    1.2 光纖光柵概述
    1.3 FBG傳感器解調(diào)方法
    1.4 F-P濾波器概述
    1.5 FBG傳感與F-P濾波器解調(diào)研究進展
    1.6 研究內(nèi)容與主要工作
第二章 FBG傳感器和F-P濾波器的原理與特性
    2.1 光纖布拉格光柵(FBG)傳感器原理
        2.1.1 光纖布拉格光柵耦合模理論
        2.1.2 光纖布拉格光柵對溫度和應(yīng)變的傳感
    2.2 Fabry-Perot濾波器工作原理
    2.3 F-P濾波器中PZT特性
        2.3.1 壓電陶瓷工作原理
        2.3.2 壓電陶瓷的遲滯特性
        2.3.3 壓電陶瓷的蠕變特性
    2.4 本章小結(jié)
第三章 FBG傳感系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 基于標(biāo)準(zhǔn)具的F-P濾波器解調(diào)方案及原理
    3.2 F-P濾波器解調(diào)系統(tǒng)關(guān)鍵器件
        3.2.1 ASE光源
        3.2.2 F-P濾波器
        3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)具
        3.2.4 FBG傳感器
        3.2.5 數(shù)據(jù)采集卡
    3.3 本章小結(jié)
第四章 F-P濾波器驅(qū)動電壓控制方案
    4.1 FBG傳感器波長解調(diào)方法及其誤差
    4.2 F-P濾波器控制方法
        4.2.1 F-P濾波器中PZT的蠕變補償
        4.2.2 F-P濾波器中PZT的遲滯補償
    4.3 F-P濾波器溫度漂移的電壓控制
    4.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
        4.4.1 擬合尋峰方案
        4.4.2 溫度敏感光柵的溫度測量程序
        4.4.3 驅(qū)動電壓控制程序
    4.5 本章小結(jié)
第五章 實驗結(jié)果與誤差分析
    5.1 補償控制前后的波長輸出實驗結(jié)果
    5.2 溫度測量的實驗結(jié)果
    5.3 誤差分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及參加科研項目情況



本文編號：3977626