FBG-SD1光纤光栅传感解调仪.
光纤布拉格光栅(FBG)的光学传感技术
光纤布拉格光栅(FBG)的光学传感技术电子传感器数十年来一直作为测量物理与机械现象的标准机制。
尽管具有普遍性，却因为种种限制，在许多应用中显得缺乏安全、不切实际或无法使用。
基于光纤布拉格光栅(FBG)的光学传感技术，利用“光”作为介质取代“电”，使用标准光纤替代铜线，从而克服种种的挑战：由于光纤不导电且电气无源的良好特性，可以消除由电磁干扰(EMI)引起的噪声影响，并且能在少量损耗乃至不损耗信号完整性的前提下远距离传输数据。
此外，多个FBG传感器可沿一根光纤通过菊花链(daisy chain)方式连接，极大减少了测量系统的尺寸、重量和复杂性。
1.FBG 光学传感器基础1.1概述近几十年以来，电气传感器一直作为测量物理与机械现象的标准设备发挥着它的作用。
尽管它们在测试测量中无处不在，但作为电气化的设备，他们有着与生俱来的缺陷，例如信号传输过程中的损耗，容易受电磁噪声的干扰等等。
这些缺陷会造成在一些特殊的应用场合中，电气传感器的使用变得相当具有挑战性，甚至完全不适用。
光纤光学传感器就是针对这些应用挑战极好的解决方法，使用光束代替电流，而使用标准光纤代替铜线作为传输介质。
在过去的二十年中，光电子学的发展以及光纤通信行业中大量的革新极大地降低了光学器件的价格，提高了质量。
通过调整光学器件行业的经济规模，光纤传感器和光纤仪器已经从实验室试验研究阶段扩展到了现场实际应用场合，比如建筑结构健康监测应用等。
1.2光纤传感器简介从基本原理来看，光纤传感器会根据所测试的外部环境参数的变化来改变其传播的光波的一个或几个属性，比如强度、相位、偏振状态以及频率等。
非固有型 (混合型) 光纤传感器仅仅将光纤作为光波在设备与传感元件之间的传输介质，而固有型光纤传感器则将光纤本身作为传感元件使用。
光纤传感技术的核心是光纤–一条纤细的玻璃线，光波能够在其中心进行传播。
光纤主要由三个部分组成：纤芯(core)，包层(cladding)和保护层(buffer coating)。
光纤光栅传感器信号解调方法的研究
达 0.4με，动态应变可达 0.01με。 不足之处：信号光经
过多个耦合器进入匹配 FBG，导致反射回来的信号减
弱，系统信噪比降低；每对 FBG 都要一个探测器，使得
系统复杂程度增加。
透射方式的优点：信号光利用率高，分辨率高达
0.1με。 不足之处：使用多个 PZT，使得跟踪控制复杂，
系统非线性误差较大。
合器 1 进入传感 FBG，反射回来的光再经耦合器 2 分
成等强度的两束光，其中一路经边缘滤波器后探测放
大，成为滤波信号光 IF，另一路直接经过探测器放大 ，
成为参考信号光 IR。 边缘滤波器的滤波函数为：
F（λ）＝A（λ-λ0）
（3）
其中，A 为边缘滤波器的滤波曲线斜率，λ0 为 F（λ0）＝0
时的输出波长。 两路光经过除法器相除，消除光功率
度或应变发生变化时，都会引起中心波长的漂移。 也
就是说光纤光栅反射波中心波长的变化反映了外界
被测信号的变化情况。 由式（1）的微分可知，光纤光栅
中心波长的漂移量为：
ΔλB=2neffΔΛ+2ΔneffΛ
（2）
式中，ΔΛ 是光纤在外界应力作用下引起的弹性形变，
Δneff 是由光纤的弹光效应引起的变化。 通过实时检测 中心波长的偏移量，再根据 ΔΛ、Δneff 与待测 物理量之
Research in demodulation methods of FBG sensor
ZHOU Qian,NING Ti-gang (Institute of Lightwave Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
化 ΔΦ（λB）便 可 得 到 传 感 FBG 的 波 长 漂 移 量 ΔλB，从 而得到被测量的大小。
光纤布拉格光栅传感器测量温度和应变的原理
光纤布拉格光栅传感器测量温度和应变的原理光纤布拉格光栅传感器，简称FBG传感器，这可是个神奇的东西哦！它不仅可以测量温度，还能测量应变，简直就是个万能的小助手。
今天，我就来给大家聊聊这个神奇的小家伙是怎么工作的，让我们一起揭开它的神秘面纱吧！我们来了解一下FBG传感器的基本结构。
它是由一系列周期性折射率不同的光纤组成的，这些光纤就像一根根细细的琴弦，当光线通过它们时，会发生折射现象。
而这种折射现象正是FBG传感器测量温度和应变的关键所在。
FBG传感器是如何测量温度的呢？其实，这就要靠那些神奇的光纤了。
当阳光或者光源照射到光纤上时，光纤中的原子会吸收一部分光线，使得光线在光纤内部发生反射。
而反射回来的光线经过多次反射后，最终到达了FBG传感器的检测器。
检测器会根据反射光线的强度和时间变化来计算出光纤的温度。
是不是很厉害啊！我们再来聊聊FBG传感器是如何测量应变的。
其实，这也是利用了光纤的折射现象。
当FBG传感器受到外力作用时，光纤会发生形变，从而导致折射光线的变化。
而这种变化又被检测器捕捉到，从而计算出了应变的大小。
是不是感觉FBG传感器就像一个神奇的变形金刚一样，可以感知到周围的变化呢！FBG传感器有哪些应用呢？其实，它的应用范围非常广泛。
在建筑行业中，它可以用来检测混凝土的结构变化；在医疗行业中，它可以用来监测人体的生理指标；在汽车制造行业中，它可以用来检测车身的变形情况。
只要有需要测量温度和应变的地方，FBG传感器都可以派上用场哦！当然啦，虽然FBG传感器非常神奇，但它也有一些局限性。
比如说，它的灵敏度有限，不能用来检测非常微小的应变；而且，它的精度也有一定的误差。
随着科技的发展，相信这些问题都会得到解决的。
今天关于光纤布拉格光栅传感器测量温度和应变的原理就给大家介绍到这里了。
希望对大家有所帮助哦！下次再见啦！。
基于DSP的FBG波长解调仪的研制的开题报告
基于DSP的FBG波长解调仪的研制的开题报告
一、研究背景
光纤光栅（FBG）是一种重要的光纤传感元件，其具有应力、温度、压力等多种物理量的高灵敏度测量能力。
因此，FBG在航空、航天、地震、油田、电力、交通等领域有着广泛应用。
波长解调仪是对FBG传感信号进行读取和解析的关键设备，其精度、速度等性能对整个传感系统的性能影响极大。
目前，FBG波长解调仪常常采用基于太阳能谱线的光谱仪或光纤光谱仪作为光源，这些设备虽然能够获得高精度的波长解析度和波长稳定性，但价格昂贵、复杂度高，对于大规模应用来说不够经济有效。
另外，由于其体积庞大、易受环境干扰等缺陷，也限制了其在某些特殊场合（如井下、航空等）的应用。
二、研究内容
本文旨在研发一种基于DSP的FBG波长解调仪，其具有以下特点：
1. 采用小型化光源，提高仪器的便携性、抗干扰性；
2. 采用高精度可调谐过滤器，提高波长解析度和稳定性；
3. 通过数字信号处理技术，提高数据的采集和处理速度，并降低系统的成本。
三、技术路线
本研究使用的技术路线为：采用小型激光二极管作为光源，输入到可调谐光滤波器中，对光谱进行滤波，同时将目标波长范围内的光信号通过一根FBG透射，得到被调制的信号。
然后，将此信号输入到DSP芯片中进行数字信号处理，对信号进行采集、滤波、解调、放大等处理，并将处理好的信号展示在显示屏上。
四、预期成果及意义
在构建基于DSP的FBG波长解调仪的过程中，本研究将采用模块化设计方法，实现设备的便携性和易维护性。
预计通过该仪器的研制和应用，能够实现更加高效、精准和可靠的FBG传感信号的读取和解析，为FBG 传感应用提供更好的支持和保障。
(完整版)第5讲光纤布拉格光栅(FBG)解读
最大反射率为 R(l, ) tanh2 (l)
反射谱带宽为
Bs
(
n 2 n0
)
2
(
1 N
)2
光电子技术精品课程
光纤的光敏特性
❖ 掺杂光纤光敏性机理
▪ 掺杂物质与SiO2混合时形成的结构缺陷 ▪ 外界光场作用下通过单光子或双光子吸收
过程使错位键破裂形成色心 ▪ 标准光纤：GeOx ▪ 其它掺杂物质：Erbium（铒）, Europium
▪ 倍频氩离子激光器 ▪ 准分子激光器 ▪ 倍频铜蒸气激光器 ▪ 倍频可调谐染料激光器 ▪ 倍频可调谐OPO ▪ 三倍频YAG激光器 ▪ Alexandrite(紫翠玉)激光器
❖ FBG写入技术分类
▪ 内部写入法 ▪ 双光束干涉法 ▪ 掩模法 ▪ 模板+双光束干涉法 ▪ 逐点写入法 ▪ 其它写入法
FBG写入技术
（铕）, Cerium（铈）
❖ 影响光纤光敏性的因素
▪ 掺杂种类与掺杂浓度 ▪ 预制棒：缩棒后光敏性高于缩棒前 ▪ 拉纤速度影响光纤光敏性 ▪ 光纤光敏性与曝光时所施加的应力有关
❖ 增加光纤光敏性的方法 ▪ 低温载氢处理
• 压力：20—750atm(典型150atm)，温 度：20—75℃，时间：数十小时至数 天
❖ ⅡA（Ⅲ）类光栅
▪ 掺杂浓度较高（eg ＞25mol% GeO2)的光纤内形成 ▪ 较高UV曝光量（ ＞ 500J/cm2)， ▪ 结构重构引起折射率变化 ▪ 折射率变化⊿n＜0 ▪ 温度稳定性较好（500℃） ▪ 可使脉冲或连续激光
❖ Ⅱ类光栅
▪ 极高UV曝光量，瞬间局部温度达上千度 ▪ 物理破坏引起折射率变化 ▪ 折射率变化⊿n可达10-2 ▪ 温度稳定性好（800℃） ▪ 只能使用脉冲激光
光纤光栅解调仪设计方案报告
光纤光栅解调仪设计方案报告一、项目背景及目标我们需要明确项目的背景和目标。
光纤光栅作为一种重要的光电子元件，广泛应用于通信、传感、医疗等领域。
而光纤光栅解调仪，则是用于检测光纤光栅的中心波长，从而实现对光纤光栅参数的精确测量。
我们的目标，就是设计一款高性能、易操作的光纤光栅解调仪。
二、设计思路在设计过程中，我始终遵循一个原则：简单、实用、高效。
我们需要确定仪器的核心部件——解调模块。
考虑到仪器的便携性和稳定性，我选择了基于波长扫描的解调方式。
这种方式结构简单，易于实现，且具有较高的测量精度。
是信号处理部分。
为了提高解调速度和精度，我打算采用数字信号处理技术。
通过快速傅里叶变换（FFT）算法，将模拟信号转换为数字信号，再进行后续处理。
这样既提高了信号处理的实时性，也降低了噪声对测量结果的影响。
三、关键技术创新在方案中，我特别强调了关键技术的创新。
我们采用了独特的光学设计，使解调仪在保持较高测量精度的同时，具有更小的体积和重量。
通过优化算法，实现了对光纤光栅中心波长的快速、精确测量。
我们还研发了一套智能操作系统，使操作者能够轻松完成测量任务。
四、实施方案及步骤1.设计解调模块：根据项目需求，选择合适的波长扫描光源、光栅和探测器，搭建解调模块。
2.开发信号处理算法：编写数字信号处理程序，实现信号采集、转换、处理和分析等功能。
3.搭建测试平台：将解调模块、信号处理模块和操作系统集成在一起，搭建测试平台。
4.进行性能测试：在测试平台上进行性能测试，验证仪器的测量精度、速度和稳定性。
5.优化设计：根据测试结果，对设计方案进行优化，提高仪器的性能。
6.系统集成与调试：将优化后的设计方案集成到实际产品中，进行调试和测试。
7.完成样机：完成样机生产，进行性能测试和可靠性试验。
五、预期成果1.设计出一款高性能、易操作的光纤光栅解调仪。
2.掌握光纤光栅解调仪的核心技术，提升我国在该领域的竞争力。
3.为我国光纤通信、传感、医疗等领域的发展提供有力支持。
八通道光纤光栅传感解调仪︱TV125-价格18万元
八通道光纤光栅传感解调仪︱TV125
光纤光栅传感解调仪TV125内置可调FP腔滤波器和扫描光源。
可测量使用
FBG、FP腔光栅、长周期光栅、啁啾光栅等。
可测量光栅峰值波长，谷值波长及
全光谱，数据具有远程4G数据传输功能，可实现远程监控。
应用
·电力使用的高压开关柜等温度测量
·作为OEM应用于客户系统中
·油田管道的温度测量
·可测量应变、温度、压力等等
特点
·八个通道，大功率扫描激光光源
·标准1U
·全部传感器的扫描频率是1Hz
·优秀的热稳定性及长期稳定性
·标准以太网接口使数据通信容易，便于TCP/IP远程控制
·内置绝对波长参考，不需要外部波长校准
描述
TV125光纤光栅解调仪是为测量低速变化，像应力、温度和压力等参数而设计的。
只有1Hz的扫描频率可充许同时在一根光纤上连接40个FBG传感器。
同时，TV125也可随时扩展到16个光学通道。
TV125仍是基于光纤法-珀滤波器的技术，非常适合长期监测使用。
TV125也是一款设计非常精巧的仪器，使用非常方便。
主要参数：。
《光纤Bragg光栅温度-应变解调仪设计》范文
《光纤Bragg光栅温度-应变解调仪设计》篇一光纤Bragg光栅温度-应变解调仪设计一、引言随着现代工业和科技的飞速发展，对非接触式、高灵敏度的温度和应变测量技术的需求日益增长。
光纤Bragg光栅作为一种重要的传感元件，在工业生产、医疗、航空等众多领域得到了广泛应用。
光纤Bragg光栅温度/应变解调仪作为其核心设备，负责将光栅的物理变化转化为可测量的电信号，对于提高测量精度和可靠性具有重要意义。
本文将详细介绍光纤Bragg光栅温度/应变解调仪的设计方案及关键技术。
二、系统设计目标本设计的目标是为光纤Bragg光栅提供一种高效、准确的解调仪，实现温度和应变的实时监测。
主要性能指标包括高灵敏度、低噪声、高稳定性以及良好的抗干扰能力。
此外，系统还应具备操作简便、易于维护的特点。
三、系统组成光纤Bragg光栅温度/应变解调仪主要由光源模块、光纤传输模块、Bragg光栅传感器模块、解调模块以及数据处理与输出模块组成。
1. 光源模块：提供稳定的光源，为Bragg光栅提供入射光。
2. 光纤传输模块：负责将光源发出的光传输至Bragg光栅传感器。
光波长的变化。
4. 解调模块：对光波长的变化进行检测和解调，转换为电信号。
5. 数据处理与输出模块：对电信号进行处理和分析，得到温度或应变的数值，并通过显示屏或接口输出。
四、关键技术设计1. 光源模块设计：采用高稳定性的激光二极管作为光源，确保光源的波长稳定性和输出功率的可靠性。
2. 光纤传输模块设计：选用低损耗的光纤，确保光信号在传输过程中的损失最小化。
3. Bragg光栅传感器模块设计：采用高质量的Bragg光栅传感器，保证其对温度和应变的灵敏度和稳定性。
4. 解调模块设计：采用先进的光电探测器和信号处理技术，实现高精度的解调。
5. 数据处理与输出模块设计：采用数字信号处理技术，对解调后的电信号进行滤波、放大和数字化处理，最终以数字或图形方式输出温度或应变的数值。
五、系统工作流程系统工作流程如下：1. 光源模块发出稳定的光源，通过光纤传输模块传输至Bragg光栅传感器模块。
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技术原理与工艺流程简介*
采用理论与实验相结合的研究方法，完成了全光纤白光干涉型光纤应变传感器系统的设计。该系统可进行大量程的绝对测量，具有良好的线性度，测量动态范围可达 （测量动态范围是运动平台范围与光栅尺编码器分辨率之比）。
FBG-SD1光纤光栅传感解调仪
项目名称
FBG-SD1光纤光栅传感解调仪
项目负责人
刘铁根
所属单位
天津大学精仪学院
联系电话
27409621
传真
27404547
手机
tgliu@
项
目
简
介
成果与项目的背景及主要用途*
研制的“FBG-SD1光纤光栅传感解调仪”及其系统有望用于预应力混凝土结构的应变检测与诊断，将在提高建筑结构安全性的同时，带来很好的社会和经济效益。
应用领域*
建筑、水利、交通
技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）
进行产业化投资
合作方式及条件
投资或提供市场
设计出全光纤白光光纤光栅传感器的探测方案和解调处理技术，该装置基于光纤熔锥型WDM器件,并配套开发了双路探测器电路，将与光纤光栅波长有线性对应关系的分光比信号转化为电压信号。利用悬臂梁标定实验，在5kg载荷（对应768 ）范围内显示了很好的线性输出，应变分辨率为38 。
在改进和完善检测系统基础上，研制了“FBG-SD1光纤光栅传感解调仪”。该仪器量程达到8000 ，基本满足钢绞线应变测量的要求，试验结果与计算数据基本相符，在工程结构检测中有应用前景。
技术水平及专利与获奖情况*
项目通过天津市科委组织专家鉴定，结论国内领先；发明专利：一种测量宽带光源双光束干涉零光程差位置的方法，申请号：200310106893.X
项
目
简
介
应用前景分析及效益预测*
进一步完善和改进鉴定成果，开展光纤Bragg光栅传感器对预应力钢绞线应力分布监测的研究，将具有重要的理论和实际意义，将在提高建筑结构安全性的同时，带来很好的社会和经济效益。