基于线阵图像传感器的光纤光栅传感解调技术

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基于线阵InGaAs光电二极管阵列的光纤光栅传感解调

基于线阵InGaAs光电二极管阵列的光纤光栅传感解调
edged wavel engt h int errogat ion t echnology f or f iber bragg gratin g[ J] . Ac ta P hotonic a S i nica . 2006, 35( 1) : 711 715. 范典, 姜德生, 梅加 纯. 高速 双 边缘 光 纤光 栅 波 长解 调 技 术 [ J] . 光子学报, 2006, 35( 1) : 711 715. [ 3] ZHA N Y a g e, LU Q ing, X IA N G Shi qing, e t al . St udy on t he opt imizat ion of mat ched grat ing int errogat ion t ech nique of f iber grat ing sensor [ J] . A ct a Ph ot oni ca Si ni ca. 2004, 33 ( 6) : 118 121. 詹亚歌, 陆青, 向世清, 等. 优化光纤光栅 传感器匹 配光栅解 调 方法的研究[ J] . 光子学报, 2004, 33( 6) : 118 121. [ 4] LIU Bo, T O N G Zhen g rong, ZEN G J ian, e t al . A demodulat ion met hod bas ed on chi rp graing r ef lacti ve fi lt er in f iber bragg gratin g sensing syst em [ J] . A cta Ph ot oni ca S ini ca , 2004, 33 ( 1) : 57 60. 刘波, 童峥嵘, 曾剑, 等. 一种利 用啁啾光 栅反射滤 波的光纤 光 栅传感解调方法[ J] . 光子学报, 2004, 33( 1) : 57 60. [ 5] D A V IS M A , K ER SEY A D. Al l fibr e Bragg grat ing st rain s ens or d emodulat ion t echn ique usin g a w avelengt h divisi on cou pler[ J ] . El ect ron L et t , 1994, 30( 1) : 75 77. [ 6] V O HR A ST, TO DD M D, JO HN S ON G A , et al . Fiber bragg gratin g s ens or syst em f or civil st ruct ur e m on it orin g: applicat ions and f ield t est s . Proceeding s of t he 13t h Int ernat ional Conf erence on O pt ical Fiber Sensors [ C ] . S P IE , 1999, 3746: 32 37. [ 7] LIU Y Q , M A R K F K . T ran sien t gain cont rol in ED FA&s b y dual cavit y opt ical aut om at ic gain cont rol [ J ] . I EE E P hoton Te chnol L et t , 1999, 11( 11) : 1381 1383. [ 8 ] ALE XA N D ER G S, ZH OU K M , ZHA N G L, et al . O pti cal sens or in terrogat ion w it h a blazed f iber bragg grat ing and a charge coupl ed device linear array[ J ] . A p p li ed Op t ic s, 2004, 43( 1) : 33 40. [ 9] TO V K A CH E F. M et hod of measurin g li near displacement s and t w ist an gle by mean s of a linear ar ray of phot odet ect ors [ J] . Op t Tec hnol . 2005, 72( 4) : 332 337.

光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究共3篇

光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究共3篇

光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究共3篇光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究1光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究随着科技的不断发展,人们对传感器的需求也越来越高,在许多领域都有广泛的应用。

光纤光栅传感器是一种应力、温度等物理量测量的传感器,具有高精度、抗干扰能力强、体积小等优点。

而光纤光栅传感器解调技术及封装工艺的研究,是提高该传感器稳定性、可靠性、可应用性的关键。

一、光纤光栅传感原理及分类光纤光栅传感器是利用光纤光栅的反射原理来测量应力、温度等物理量的一种传感器。

光纤光栅传感器主要分为两类:静态光纤光栅传感器和动态光纤光栅传感器。

静态光纤光栅传感器是通过测量光纤光栅在受力作用下的变化,从而获得物理量的信息;动态光纤光栅传感器则是通过测量光纤光栅受到的外部干扰所产生的相位变化,从而获得干扰物理量的信息。

二、光纤光栅传感器解调技术光纤光栅传感器的解调技术是指从光纤光栅的反射光信号中提取出待测量物理量的技术。

其中,光纤光栅传感器的精度与线性度关系密切,因此精确的解调技术是确保传感器精度和可靠性的重要保证。

1. 光谱解调技术光谱解调技术是利用光纤光栅在不同载入下所产生的反射光谱,从而反推出物理量信息的方法。

该方法的优点在于具有高精度和较大的测量范围,但由于其需要较高的光源功率,所以不适宜在复杂环境下使用。

2. 时间域解调技术时间域解调技术是利用光纤光栅在受力作用下的反应时间差,从而反推出物理量信息的方法。

该方法具有测量速度快、对外部干扰不敏感等优点,但由于其对光源谐波抑制能力要求较高,所以需要一定的硬件配合才能正常使用。

三、光纤光栅传感器封装工艺光纤光栅传感器的封装工艺是指保护传感器光纤光栅不受外界干扰、延长传感器寿命的一系列工艺。

其中,光纤光栅传感器的保护套管应具备耐高温、耐腐蚀、防水、防氧化等性能。

1. 材料的选取传感器保护套管材料在保证传感器性能的前提下,应该尽可能选取价格合理、易加工、热膨胀系数小、机械强度高、防折强度好以及高温抗拉强度好等性能优异的材料。

基于光电探测器阵列的光纤布拉格光栅传感系统解调方法

基于光电探测器阵列的光纤布拉格光栅传感系统解调方法

基于光电探测器阵列的光纤布拉格光栅传感系统解调方法陶瑶;穆磊;杜平
【期刊名称】《中国水运(下半月)》
【年(卷),期】2008(008)004
【摘要】比较通用线阵CCD,光电二极管阵列(PDA),CMOS成像传感器和InGaAs 成像传感器的原理、特点和性能,提出基于InGaAS成像传感器的光纤光栅传感解调方法,并设计基于线阵InGaAs成像传感器的光纤光栅传感解调系统,利用该系统对应力和温度变化进行传感测量实验,验证系统的实用性.基于线阵InGaAs成像传感器的解调系统不仅测量精度和分辨率很高,响应速度快,而且从根本上改变了传统光纤光栅传感解调系统结构尺寸,光纤光栅传感解调仪工程实用化奠定了基础,具有很好的应用前景.
【总页数】3页(P246-248)
【作者】陶瑶;穆磊;杜平
【作者单位】武汉理工大学,理学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学,理学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学,理学院,湖北,武汉,430070
【正文语种】中文
【中图分类】TN913
【相关文献】
1.基于可调光纤F-P滤波器解调的分布式光纤光栅传感系统 [J], 黄俊斌;尹进;姜德生;周祖德;陈定方
2.基于级联长周期光纤光栅的光纤布拉格光栅解调系统 [J], 邹红波;梁大开;曾捷;李堃;周怡妃
3.基于梳状滤波器的光纤光栅传感系统解调方法 [J], 许雪梅;蒋静;谢伟涛;杨兵初;尹林子;丁一鹏;丁家峰
4.一种对偏振敏感的光频域反射光纤布拉格光栅传感系统解调方案 [J], 段苛苛;时书丽
5.基于改进的蝠鲼觅食算法的光纤布拉格光栅解调方法 [J], 尚秋峰;杨根辈
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光纤光栅的解调技术

光纤光栅的解调技术

可调谐波长的光纤F a b r y-Perot滤波器检测单个传感光栅的
跟踪模式
(2)声光可调谐滤波器
• 声-光可调谐滤波器(AOTF)是一种由射频(RF)驱动 频率可调谐的固态光滤波器,其中,AOTF的波长调谐范 围可宽至几个毫米,时间响应可小于5kHz,并具有窄的 光谱带宽。该器件可工作于多种模式,如分光计、颤动滤 波器和跟踪滤波器等。若提供覆盖整个工作范围的宽带光 源或光源组,AOTF可应用于大规模光纤Bragg光栅阵列 的波长复用。利用AOTF中不同频率的多射频信号,原理 上可实现多光栅的并行检测。 • 声光可调谐滤波器有两种工作模式,即扫描模式和锁定模 式。在扫描模式中,AOTF受电压控制振荡器(VCO)在 传感波长范围内的调节,来自光栅的功率被记录下来;在 锁定模式中,检测系统采用反馈环来跟踪特定的光栅波长, 如图。 • 频率偏离与滤波传输、光栅反射率和强度噪声无关。该技 术可跟踪多光栅的波长,工作于传输和反射结构。
声-光可调谐滤波器检测传感光栅的原理
4.匹配光栅检测法
在检测端设置一参考光栅,其光栅常数与传感光栅相同。参考光 栅贴于一压电陶瓷片(PZT)上,PZT由一外加扫描电压控制, 如图 。当传感光栅处于自由态时,参考光栅的反射光最强,光 探测器输出信号幅度最高。这时控制扫描信号发生器使之固定输 出为零电平,当传感光栅感应外界温度和应变时,发生移位,使 参考光栅的反射光强下降,信号发生器工作,使参考光栅的输出 重新达到原有值,这时的扫描电压对应一定的外界物理量。
光纤光栅信号解调技术
信号检测是传感系统中的关键技术之一,传感解调系统的实质是一个信 息(能量)转换和传递的检测系统,它能准确、迅速地测量出信号幅度的 大小并无失真地再现被测信号随时间的变化过程,待测信息(动态的或静 态的)不仅要精确地测量其幅值,而且需记录和跟踪其整个变化过程。 从解调的光波信号来看,光纤光栅传感信号的解调方案包括强度解调、 相位解调、频率解调、偏振解调和波长解调等。其中,波长解调技术具有 将感测的信息进行波长编码,中心波长处窄带反射,不必对光纤连接器和 耦合器损耗以及光源输出功率起伏进行补偿等优点,得到了广泛应用。如 图,在传感过程中,光源发出的光波由传输通道经连接器进入传感光栅, 传感光栅在外场(主要是应力和温度)的作用下,对光波进行调制;接着, 带有外场信息的调制光波被传感光栅反射(或透射),由连接器进入接收 通道而被探测器接收解调并输出。由于探测器接收的光谱包含了外场作用 的信息,因而从探测器检测出的光谱分析及相关变化,即可获得外场信息 的细致描述。相比而言,基于反射式的传感解调系统比较容易实现。

基于线阵CCD的光纤光栅传感解调技术

基于线阵CCD的光纤光栅传感解调技术
中图分类号 :431 0 3a i e s r Ba e n Li a m du a i n o b r Gr tng S n o s d o ne r CCD
DU n Pi g.M U i Le
( / t t e nl yRe ac et ,Wu a iesyo e nl y Fb Opi T c oo e c h g s r Cne e h r h nUnvri t fT c oo ,W ua 4 0 7 ,C ia h g h n, 3 0 0 hn )
Ab ta t Th i n l e d lt n o ie r t g s n o s i o eo h s o t n p l a i n i i e r t sr c : e s a mo u a i ff rg a i e s r n ft e mo ti g d o b n s mp r a t p i t f rg a — a c o n b i g s n r .By u i g g a i g a p c r s o e a d u i g l e ra r y C n e s s o s r t s a s e to c p n sn i a r a CD st e p o o d t co ,a n w y e o n n n a h h t e e t r e t p f d mo u a i n f rf e r tn e s ri i to u e e d l t o i r a i g s n n r d c d.Th t u t r ft e wh l y t m n h t o f p ia o b g o s es r c u eo h o es s e a d t eme h d o t l o c s s e d s n r r s n e n h r c s fs e t a d t o lc i g u d r t e c n r lo h L i d — y t m e i ,a e p e e t d a d t e p o e s o p c r l a a c l tn n e h o to f t e CP D s e g e sr e c i d,t e wo k n i n l fTCD1 0 D n l z d. b h r i g s a g o 5 1 i a ay e s Ke r s f e a g Gr tn ;l e rC y wo d : i rBr g a i g i a CD;t ig d i e b n i n rv r m

《基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究》范文

《基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究》范文

《基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究》篇一一、引言随着科技的进步,光纤光栅传感器在众多领域得到了广泛的应用,如航空航天、医疗、工业自动化等。

光纤光栅传感器以其高灵敏度、抗电磁干扰、长距离传输等优点,在测量和监控领域发挥着重要作用。

然而,其性能的发挥依赖于高精度的解调技术。

因此,基于扫描激光器的光纤光栅解调仪的研究具有重大的意义。

二、光纤光栅及其解调原理光纤光栅是一种基于光干涉原理的传感器件,通过在光纤上制作特定结构来达到特定的物理或化学性质参数的检测。

当激光束入射到光纤光栅时,根据布拉格原理,会引发反射波长的偏移,其偏移量与待测物理量(如温度、压力等)有关。

因此,通过测量反射波长的变化,可以得知待测物理量的变化。

解调是光纤光栅传感器的重要环节,其目的是将光纤光栅的物理变化转化为可测量的电信号。

基于扫描激光器的光纤光栅解调仪就是通过扫描激光器对光纤光栅进行扫描,从而获取其反射波长的变化信息。

三、基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究基于扫描激光器的光纤光栅解调仪主要组成部分包括扫描激光器、光纤光栅、探测器等。

扫描激光器是解调仪的核心部件,它能够实现对光纤光栅的精确扫描和测量。

首先,研究扫描激光器的性能对解调仪的精度和稳定性的影响。

通过优化激光器的参数,如扫描速度、扫描范围等,可以提高解调仪的测量精度和响应速度。

此外,还应研究如何消除外部噪声对测量结果的影响,提高系统的抗干扰能力。

其次,对于探测器的设计也十分重要。

探测器需要具备高灵敏度、低噪声等特点,以便准确捕捉到光纤光栅的微小变化。

此外,探测器的信号处理电路也需要进行优化设计,以提高信号的信噪比和稳定性。

最后,对于整个解调仪系统的校准和标定也是研究的重要方向。

通过建立精确的校准和标定模型,可以实现对解调仪性能的实时监控和评估,保证其在实际应用中的可靠性和稳定性。

四、实验及结果分析通过对基于扫描激光器的光纤光栅解调仪进行实验研究,我们可以验证其性能和效果。

光纤光栅的传感、解调及复用技术

光纤光栅的传感、解调及复用技术

特点:突破了(最初方法)纵向驻波法对Bragg中心反射波长的限制写入效率明显提高,操作简单,促进了光纤写入技术的研究,得到广泛。

相位掩模的高级衍射波强度较弱,通常只考虑0级和±衍射波,在正入射情况下±1衍射波的强度相等。

衍射角)反射光谱()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧Δ⎯→⎯Δ⎯⎯→⎯⇒−+Δ+=Δ⎯→⎯==ΔP T B B B BT e B B λλλλεξαλλε001⎪⎪⎩⎪⎪⎨=ΔΔ=TB λε温度传感器和应变传感器以及补偿?传感信号的读取:解调…光纤光栅传感器的种类光纤光栅传感器利用光纤光栅温度、应变敏感的特性,通过传感头的设计/封装,可以测量各种物理参数:▲温度▲应变▲压力▲位移▲液位▲加速度▲气体含量▲弯曲▲…光纤光栅传感原理及应用光纤光栅(FBG)传感器传感应用光纤光栅传感器的特点1、材料优势:▼传感器体积小,重量轻▼耐化学腐蚀▼优异的耐疲劳特性▼传感器本质防爆▼适和应用于恶劣环境2、传感优势:▼光纤既是传感器又是信号传输媒介,抗强电磁干扰▼测点数多,可串,并联组网,可多参数测量▼长距离传输,可达40km▼可靠性高,在某个传感器失效情况下,其它传感器数据仍可有效测量光纤光栅传感器的应用光纤光栅产品健康安全监测应用领域▲航空航天(增强碳纤维复合材料健康监测,航天飞机温度和应变监测)▲舰船(结构健康安全监测,纤维增强塑料闸门实时监测)▲土木(建筑,桥梁,边坡,矿井结构安全监测)▲电力(开关柜、变压器、电缆沟/井安全监测)▲石化(油品计量,液位测量,火灾报警,海洋平台/油井温度和压力/应变监测)HUST轨道交通:地铁健康安全监测1、直流电源线支架安全监测;2、隧道壁压力监测;3、隧道内的火灾监测;4、高压动力电缆温度监测油田:地下油井健康安全监测1、压力监测;2、温度监测;光纤光栅传感器的应用海上石油钻井平台航空航天石化:海洋平台冰激安全健康监测> 5 mGeodetectPlatform Ballast Rails0,5 m0,25 m轨道交通:Arbois铁路地基变形监测石化行业:储油罐温度监测光源耦合器FBG传感器MPU System放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission ASE)宽带光源波长:1525nm-1565nm功率:20dBm(100mW)平坦度:小于2ASE宽带光源光源的主体部分是增益介质掺铒光纤(Erbium Doped fiber,EDF)和高性能的泵浦激光器。

光纤光栅振动传感信号解调技术的研究

光纤光栅振动传感信号解调技术的研究

图2 调节参数后的功率谱图
Fig. 2 Pow er spectra diagram after adjusting parameters
∫p (λ) R(λ - λ) dλ
- ∞
+∞
B
(3)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
) 近似为线性函数 , 且 R (λ,λ 若 p (λ B ) 的光谱线宽远小于该 ) 线性波长范围 , 则 I (λ 也可以近似为线性函数 , 利用定积 B
(1. 西安石油大学 ,光电油气测井与检测教育部重点实验室 ,陕西 西安 710065 ; 2. 西北大学 ,陕西 西安 710069)
摘要 :研究了一种基于掺 Er 超荧光光源 ( EDSFS) 的滤波解调方法 ,分析了光源的输出功率谱形状。利用光谱 中光功率密度与波长的线性关系 ,实现了光纤光栅传感信号的动态解调。 建立振动测试系统 ,采用高精度差分 变压器式位移传感器作为参考 ,对比讨论了两种传感器输出的时域波形和频谱。结果表明 ,在相同的条件下 , 二者的动态响应特性具有很好的一致性。由于系统的光源和解调部分合为一体 ,无机械调谐元件 ,很适合高速 动态测量。 关键词 :光纤传感 ; 光纤光栅 ; 信号解调 ; 振动传感器 中图分类号 : TN253 文献标识码 :A 文章编号 :100520086 (2009) 0821004204
2 解调原理
解调原理来源于边沿滤波法的基本思想[9] ,即利用具有线 性边沿的滤波器 ,将光纤布拉格光栅以波长编码的传感信息转 化为强度信号的变化。 若光源输出的光功率谱不平坦 ,在一定波长范围内光功率 密度和波长是线性关系 ,这一关系在一定温度变化范围内是基 本不变的 ,利用这一特点可以实现解调功能[10] 。使用自己研 制的 ASEⅡ 2C202 型 EDSFS ,采用 Anritsu MS9710C 多功能光谱
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(nttt d r p i , na nvri I s ueo Mo enO t s Na k i ies y,Ta jn3 0 7 , hM ) i f c U t ini 0 0 1 G
Ab ta tTh ril e cie h h o y,c a a tr n ef r n e o h i e rCCD、 src : ea t ed s rb s t e t e r c h rc e sa d p ro ma c ft e l a n CM 0S a d I - n n Ga ma ig s n o s r s n st e tc n q e o e o ua in f rF G a e n t e l e r IGa ma Asi gn e s r ,p e e t h eh iu fd m d lt o B b s d o h i a n Asi — o n
De . 0 6 c20
De o u a in o b rGr tn e s r s d o h ne r I a eS n o m d l to f r Fi e a i g S n o sBa e n t eLi a m g s r e
LI oy , AO o g we , U Bo, A N h — h n DON G a - i Gu - u G H n - i LI YU S u z o g, Xi oy
Ke r s I Ga ;ma i g sn o ; B s n ig; e d lto y tm ywo d :n As i gn e s r F G e sn d mo ua in s se
E EAC 7 3 G C: 2 0
基 于线 阵图像传感器 的光纤光栅传感解调技术 *
李 国玉 高宏伟 , 波 , , 刘 袁树 忠 , 董孝义
关键词 : G A ; I a s图像传感器; n 光纤光栅传感; 解调系统
中图分 类号 :P 1 1 T 22 1
文献 标识 码 : A
文章 编号 :O419 (O6 O-48o 1O-69 2O )62 1.3
近些年来, 光纤光栅传感器在传感领域的应用 迅速发展, 由于光纤光栅传感器是检测波长随外界
( 南开大学现代光学研究所 , 天津 3 0 7 0 0 1)
摘 要 : 对比线阵 C D C S C ,MO 图像传感器和 I a s n A 图像传感器的原理、 G 特点和性能, 提出了基于 I a s n A 图像传感器的光 G
纤光栅传感解调技术 , 并设计 了基于线阵 I a s n A 图像传感器 的光纤光 栅传感解 调系统 , G 而且通过计 算机控 制单独对应力 和 温度变化进行 了测量实验 , 了理想的结果. 得到 基于线 阵 IG A 图像传感器 的解调系统不但测量精度和 分辨率很高 , 基 nas 而且 本上实现 了光纤光栅传感 的智能化 , 为光纤光栅传感 的工业化奠定了基础 , 具有很好的应用前景.
gn e s r n e in h e o uain s se a e n t e l e r I Ga m a ig s n o . F rh r i gs n o ,a d d sg s t e d m d lt y tm b s d o h i a n As i gn e s r u t e — o n
维普资讯
第1 9卷 第 6期 20 0 6年C NE E J U HI S O RNA F S NS S AN A TU OR L O E OR D C AT S
VO . 9 No 6 11 .
at i o d rs l. Th e d lto y tm a ih r s l t n a d me s rm e tp e iin e l e tana g o e ut ed mo ua in s se h sa h g e ou i n a u e n r cso ,rai s o z b sc l eitlg n eo eF G e sr n y o n ain frt eid sr l ain o h B s n r. a i yt el e c f h B sn o sa d l safu d t u ti i t fteF G e s s l a h n i t a o o h n az o o
mo e r ,wec n r l h y tm h o g h o u e om e s r esr i n e ea u er s e t ey, n o to es s e t r u h t ec mp t rt a u et tana d tmp r t r e p c i l a d t h v
物 理量 ( 主要是 应力 和 温 度 ) 变化 的移 动 , 以光 纤 所
C D图像传感器和闪耀布拉格光纤 光栅对 光纤传 C
感器进行解调的方案[ , 2 但至今还没有发现有关利 ] 用线阵 C S图像传感器进行解调的报道. MO 虽然线 阵 C D和线阵 C S图像传感器可以对光纤传感 C MO 器进行解调 , 由于它们 的波长响应范围在 40 但 0 ~ 1 0 m, 0n 而布拉格光纤光栅制作的光纤光栅传感 1
解 调波长 在 150n 5 m附近 , 以线阵 C D和 C 所 C MOS
光栅传感具有成本低 , 复用能力强 , 便于构成各种传
感 网络 , 构尺 寸小 , 电磁 干扰 , 输 距 离远 等 优 结 抗 传
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