光纤光栅解调仪设计方案报告.docx

PAGE\*MERGEFORMAT372020年4月19日光纤光栅解调仪设计方案报告文档仅供参考，不当之处，请联系改正。光纤光栅解调仪设计方案报告目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc387928233"1概述PAGEREF_Toc387928233\h3HYPERLINK\l"_Toc387928234"2产品功能和用途PAGEREF_Toc387928234\h4HYPERLINK\l"_Toc387928235"3技术要求PAGEREF_Toc387928235\h4HYPERLINK\l"_Toc387928236"4技术方案PAGEREF_Toc387928236\h5HYPERLINK\l"_Toc387928237"4.1方案概述PAGEREF_Toc387928237\h5HYPERLINK\l"_Toc387928238"4.2产品组成和原理框图PAGEREF_Toc387928238\h5HYPERLINK\l"_Toc387928239"4.2.1产品组成PAGEREF_Toc387928239\h5HYPERLINK\l"_Toc387928240"4.2.2原理框图PAGEREF_Toc387928240\h5HYPERLINK\l"_Toc387928241"4.3硬件设计PAGEREF_Toc387928241\h6HYPERLINK\l"_Toc387928242"4.3.1可调谐窄带光源PAGEREF_Toc387928242\h6HYPERLINK\l"_Toc387928243"4.3.2波长校准PAGEREF_Toc387928243\h13HYPERLINK\l"_Toc387928244"4.3.3光电探测器模块PAGEREF_Toc387928244\h16HYPERLINK\l"_Toc387928245"4.3.4数据采集与控制模块PAGEREF_Toc387928245\h18HYPERLINK\l"_Toc387928246"4.3.5其它光学器件PAGEREF_Toc387928246\h20HYPERLINK\l"_Toc387928247"4.4新技术、新材料、新工艺采用情况PAGEREF_Toc387928247\h23HYPERLINK\l"_Toc387928248"5关键技术的解决途径PAGEREF_Toc387928248\h23HYPERLINK\l"_Toc387928249"5.1波形同步循环PAGEREF_Toc387928249\h23HYPERLINK\l"_Toc387928250"5.2信号处理PAGEREF_Toc387928250\h24HYPERLINK\l"_Toc387928251"5.3增加系统光功率PAGEREF_Toc387928251\h26HYPERLINK\l"_Toc387928252"6可行性分析PAGEREF_Toc387928252\h26概述光纤光栅解调仪作为光纤光栅类传感器的通用解调设备，是与光纤光栅类传感器配套的不可或缺的设备。光纤光栅解调仪是对光纤光栅中心反射波长的微小偏移进行精确测量，波长解调技术的优劣直接影响整个传感系统的检测精度，因此光纤光栅波长解调技术是实现光纤光栅传感的关键技术之一。图1光纤光栅解调仪在结构健康监测系统中的应用光纤光栅解调仪在结构健康监测有着非常重要的作用，它将光纤光栅传感器的波长信号解算出来，并传送给计算机，计算机里的上位机程序将各种波长信号转化为待测物理量的特征信号，即可对结构实行实时的监测。在结构健康监测系统中，如图1所示，传感器为网络中树叶，解调仪为树根，树干为传输光纤。解调仪的通道数量决定了树干光纤的芯数。多个解调仪即构成的树状结构组成了森林，该森林中树的数量仅受到计算机局域网内的IP地址限制。从一定程度上说，光纤光栅解调仪决定了一套结构健康监测系统的成本。为了实现被测物理量的高精度测量，在过去的十多年里，相关科学家在光纤光栅传感器技术的研究和应用方面取得了突破性的进展，提粗了许多解调方法来检测光纤光栅中心波长的微小变化，比较典型的有：匹配滤波法、非平衡Mach-Zehnder（M-Z）干涉仪法，可调谐光纤光栅滤波器法、可调谐Fabry-Perot（F-P）滤波器法等，如表1所示。表1常见光纤光栅解调方法解解调方法基本原理特点适用场合匹配光栅法利用一个传感光栅参数一样的匹配光栅来滤波长优点：结