文档介绍：Research on Optical Fiber Grating Sensor DemodulationTechnology A Dissertation Submitted to the Graduate School of Henan University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Science By Zhang Shufang Supervisor: Associate Jinlong May,2013 关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的,对所研究的课题有新的见解。据我所知,除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外,论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺:所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为,文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名: 2013 年月日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者,本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求,即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的,可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书) 学位获得者(学位论文作者)签名:2013年月日学位论文指导教师签名:2013年月日 I 摘要光纤光栅是近年来迅速发展的光纤器件,随着写入技术和解调技术的不断改进,光纤光栅传感器逐渐在生活中得到应用。快速准确地对光栅信号解调是传感器系统设计的关键问题之一,光纤光栅传感器测量的传感信息以波长编码的形式被解调系统接收,通过测量波长的移动得到传感信号的变化情况。因此,如何检测光纤布拉格波长的微小变化,即对波长编码的信号解调成为光纤光栅传感器应用研究的重点问题。为实现高稳定性、高精度的波长干涉解调,本文在分析了光纤光栅传感器传感机理和解调原理的基础上,针对如何提高光纤光栅传感器的解调技术及如何优化解调系统性能的问题,开展了深入的研究。本论文的主要研究内容如下: 第一,详细地阐述了光纤传感器和光纤光栅传感器的传感机理和传感特性,并对两类传感器进行了分析与比较,总结出各自的优缺点。第二,针对现有的各种光纤光栅传感器解调技术,对其传感解调原理作了详细的研究,分别对其特性、优缺点及其使用范围进行了深入地剖析和讨论。第三,设计保偏光纤环镜(Polarization maintaining fiber, PMF)结构,提出了基于该结构的光纤布拉格光栅传感解调方案,依据耦合模理论建立模型,,验证了理论的正确性。第四,在理论指导的基础上,, 进行系统仿真及光路模拟,模拟解调系统中光信号的传输过程,进一步验证了该解调方案的可行性。第五,,搭建了解调系统,并对所测得的实验数据分别进行了分析,探讨了输入光波长和输出光功率的分配特性,讨论了结构参数对系统解调精度的影响,分析了该解调模型中保偏光纤长度、耦合器耦合系数及两束偏振光相位差等参数的最优设置范围,证明系统具有很好的稳定性、广泛的适用性和较高的检测灵敏度。第六,调研了偏振分束器(polarizing beam splitters,PBS)在光纤光栅传感器波长解调中的应用,提出了第二种解调方案——基于PBS的光纤光栅传感器解调方案。利 II 用PBS的PMF偏振模式间干涉原理,建立理论模型,运用矩阵光学方法分析光路传输过程,研究温度对PBS两输出臂输出光功率的影响。第七,依据基于PBS的光纤光栅传感器解调方案,搭建光路系统并设计适用各种结构参数的电路模块和基于LabVIEW的参数测定软件,进行实验验证。实验结果及仿真结果均与理论分析一致。在大于1nm解调范围内,波长平均解调精度小于1pm(℃)。关键词:光纤光栅传感器,光纤环镜,偏振分束器,解调技术 III ABSTRACT Optical fiber grating is the optic ponent of rapiddevelopment in t