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        基于LabVIEW的光纖布拉格光柵動態解調系統

        作者: 時間:2012-12-25 來源:網絡 收藏

        摘要:為了實現光纖的目的,采用了一種基于長周期(LPFG)特性解調光纖布拉格(FBG)的動態應變檢測系統。將FBG作為傳感元件,利用長周期光柵特性對光強調制,經光電轉換獲得電壓信號,通過高速數據采集卡與LabVIEW軟件設計結合由計算機采集。進行了振動實驗,采集信號的時域波形圖并進行頻譜分析。試驗結果表明該系統具有良好的動態響應特性,可實現2.5 kHz以內的動態應變監測。
        關鍵詞:;光柵;

        0 引言
        與傳統電子傳感器相比,光纖光柵傳感器是目前最具發展前途的傳感器之一。降低了自身的重量和體積,在抗電磁干擾能力、電氣隔離和傳輸損耗等方面都有著優越的表現,光纖光柵的出現給傳感器技術領域發展帶來了一種新的發展趨勢。波長解調技術是實現光纖光柵傳感的關鍵,在光纖光柵的應用領域,光纖光柵解調技術一直是人們關注的重點課題。目前正在研究的光纖光柵傳感解調方案有許多,如利用干涉濾波法,可調諧光纖法布里-珀羅腔法,邊緣濾波解調法等,其中,干涉濾波法僅適用于測量動態應變,無法測得絕對應變;高精度的可調諧光纖法布里一珀羅腔價格高昂,濾波損耗大。因此能夠實際應用的解調產品并不多,特別是用于的解調設備,大多尤為昂貴,不利于工程應用。本文利用長周期光柵(Long-Period Fiber Grating,LPFG)具有邊緣濾波特性,自行研制了一套光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)動態檢測系統并將其用于振動方面的測試。試驗結果表明,該解調系統能夠較好地檢測振動信號,相對于其他的解調方案,具有結構簡單,解調速度快,成本較低等優點。本文利用高速數據采集卡讀取采集數據傳送到PC機,通過LabVIEW進行數據分析,實現了對動態應變系統狀態的實時準確掌控。

        1 解調原理
        基于長周期光纖光柵解調系統解調原理如圖1所示。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/159574.htm

        e.JPG


        圖中,曲線A為光纖布拉格光柵(FBG)的反射光譜,曲線C為長周期光纖光柵(LPFG)的透射譜,FBG反射光經過LPFG濾波后,光功率信號I(λ)為:
        f.JPG
        式中:R(λ)為FBG的反射光譜;H(λ)為LPFG的透射光譜;在一定的波長范圍內,H(λ)近似線性函數,而R(λ)的光譜寬度遠小于該波長范圍,因此I(λ)也近似線性函數,也即:
        g.JPG
        由式(3)可知,通過測量I(λ)/I1(λ)的值即可獲得波長信息,從而實現對FBG波長的檢測。

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