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基于长周期光纤光栅的传感器与解调复用技术研究
摘要
本文研究基于长周期光纤光栅的传感器与解调复用技术。传感器的发展使得各类传感器得到了广泛应用。然而，传感器的信号读取和处理仍然存在着一些困难。光纤光栅作为一种新型传感器，具有易于制备、小巧轻便、高灵敏度等优点，在传感器领域具有广阔的应用前景。本文详细介绍了基于长周期光纤光栅的传感器的原理和结构，并探讨了在传感器工作过程中的相关参数和影响因素。
针对传感器信号读取和处理困难的问题，本文介绍了解调复用技术的工作原理和应用，并详细阐述了解调复用技术在基于长周期光纤光栅的传感器中的应用。通过实验验证了该技术的可行性和有效性。
关键词：长周期光纤光栅；传感器；解调复用技术
Abstract
Thispaperstudiesthesensoranddemodulationmultiplexingtechnologybasedonlong-periodfibergrating(LPFG).Thedevelopmentofsensorshasmadevarioussensorswidelyused.However,therearestillsomedifficultiesinsignalacquisitionandprocessingofsensors.Asanewtypeofsensor,fibergratinghastheadvantagesofeasypreparation,smallsize,lightweight,andhighsensitivity,andhasbroadapplicationprospectsinthefieldofsensing.ThispaperintroducestheprincipleandstructureofthesensorbasedonLPFGindetail,anddiscussestherelevantparametersandinfluencingfactorsintheworkingprocessofthesensor.
Inviewoftheproblemofdifficultsignalacquisitionandprocessingofthesensor,thispaperintroducestheworkingprincipleandapplicationofdemodulationmultiplexingtechnology,andelaboratesontheapplicationofdemodulationmultiplexingtechnologyintheLPFG-basedsensor.Thefeasibilityandeffectivenessofthistechnologyareverifiedthroughexperiments.
Keywords:long-periodfibergrating(LPFG);sensor;demodulationmultiplexingtechnology
1.介绍
传感器作为一种将物理、化学、生物等信息转化为可用数字等信号的设备，广泛应用于各个领域中。光纤光栅作为一种新型传感器，具有易于制备、小巧轻便、高灵敏度等优点，在传感器领域具有广阔的应用前景。
长周期光纤光栅是一种刻有周期性变化折射率的光纤光栅。它具有许多特点，如高灵敏度、宽带、双向工作等，并且在温度、应力、湿度等环境下的变化也可以被测量。在本文中，我们将讨论基于长周期光纤光栅的传感器和解调复用技术。
2.基于长周期光纤光栅的传感器
2.1工作原理
长周期光纤光栅是由导模光纤和刻有周期性变化折射率的光纤光栅构成的。光纤中的电磁波在当折射率变化的地方发生散射，在光纤的延伸方向上出现周期性的信号，从而达到信号传输和处理的目的。
2.2结构
长周期光纤光栅的结构包括一个导模光纤和一个光纤光栅。导模光纤可以指向一段条形杆状介质，把光场限制在其中，这被称为模场。
图1显示了长周期光纤光栅的结构。
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图1长周期光纤光栅的结构
在图1中，导模光纤的直径约为9.7µm，杆状介质的直径约为8.2µm。这种配置可以使光场在杆状介质中呈现出类似于波导的传输。当轴向分布上存在周期性的折射率变化时，杆状介质的参数具有长周期。
2.3参数和影响因素
长周期光纤光栅的性能受到多种参数和影响因素的影响，这些参数和影响因素包括：
-折射率变化的大小和分布；
-长周期的大小和分布；
-光纤光栅的长度和尺寸；
-光波的波长和极化；
-光纤光栅的对称性。
这些参数和影响因素对传感器的性能、工作范围和灵敏度都有一定的影响。
3.解调复用技术
传感器的信号读取和处理是一个难题。解调复用技术就是为了解决这个难题而开发的。解调复用技术主要有两大类：频域解调和时