光纤光栅传感器的信号解调技术

阐述了光纤光栅传感系统的信号解调技术,光纤光栅传感器的信号解调技术的实际应用提供了理论依据。     

关于频分复用实验的讨论

先将两路信号各自进行调制,形成复合FDM,然后,在接受端将已调复合信号通过滤波方法分开,从而解调恢复原信号。并讨论了频分复用实验中的注意事项。     

微型光纤加速度计系统研究

光纤加速度计作为新型光纤传感器的一种,在高精度测量领域中有着不可替代的作用.实现光纤加速度计信号的解调,对于进一步提高传感器测量精度以及实用化都有着重要的意义.光源调频相位生成载波技术(PGC)常用于干涉型光纤传感器的信号解调,为了实现整个光纤传感系统的小型化,提高数据处理速度和解调精度,设计制作了应用于盘式光纤加速度计数字解调系统,系统以DSP和FPGA数字系统作为解调硬件电路的核心,实现对微型盘式光纤Michelson干涉仪相位信号检测.实验结果表明,微型盘式光纤加速度测量系统对微小振动信号检测有着很高的灵敏度,是高精度测量领域中的一个重要研究方向.     

可应用于航天测量的传感器PGC解调关键参数误差分析

干涉型光纤传感器在军用探测、航空航天等许多领域都有广泛的应用前景.直接调制光源频率(Frequency Modulation,FM)的相位生成载波(Phase Generated Carrier demodulation,PGC)解调方法成为干涉型光纤系统的重要解调方法之一.FM调频深度、一倍载波信号相位延迟、二倍载波信号相位延迟等关键参数均会对系统性能造成不利影响.本文从解调结果线性度和谐波抑制比(Harmonic Suppression Ratio,HSR)两方面分析了关键参数误差对解调结果性能的影响.分析表明调制深度C对参数误差的贡献最大,是影响解调性能的主要因子.相对而言,一倍/二倍载波信号相位延迟对解调结果性能影响较小.PGC解调结果线性度和谐波抑制比均受调制深度、载波信号相位延迟等的影响.参数误差每增加一倍,谐波抑制比约下降6dB.     

基于FPGA的数字化电涡流位移传感器设计

电涡流位移传感器的载波信号和解调信号均为模拟处理信号,其测量和解调电路均会提高硬件电路复杂性和信号的不稳定性,并增大磁轴承系统的总体设计体积和功耗等。针对这一问题,该文设计了以调幅式电涡流位移传感器为基础的数字化电涡流位移传感器。利用现场可编程门阵列(FPGA)的数字输出信号设计传感器的载波信号,通过FPGA的软件设计对测量电路的输出信号进行数字化处理。该设计在有效降低电路设计复杂性和功耗的同时,提高了传感器测量的可靠性和精确性。     

光纤光栅传感技术应用研究及其进展

光纤光栅传感器具备普通光纤传感器所不具有的不受光强波动影响、自参考的绝对测量、便于单光源波分复用和光集成四大优点,因此成为当前国内外的一个研究热点．目前光纤光栅传感器在航空航天领域和民用工程领域已得到了较为广泛的应用,而且各种新的解调方案不断被提出,然而被测参量之间的交叉敏感和解调技术等因素影响了光纤光栅传感器商品化的进程．当前的问题是探索性价比更适合于产业化的技术方案,使光纤光栅传感器能更广泛地为国防和国民经济建设服务．因此,对光纤光栅传感技术在国内外的应用研究进行了较为全面的综述,以使有关方面和同行对该研究领域投入更多的人力物力．     

光纤光栅Michelson干涉仪

提出了一种基于光纤布拉格光栅(光纤光栅)的光纤Michelson干涉仪.它使用光纤光栅作为干涉仪的反射器,宽带光代替激光作为光源,是一种可以波分复用的Michelson干涉仪.用3×3耦合器作为分光器,并结合软件解调技术从干涉仪的输出信号中解调出了外部振动信号.     

一种时分复用光纤传感器阵列信号处理方案的设计与实现

通过对被测信号与光纤传感器输出信号频率、频谱的分析,设计了一种时分干涉型光纤传感器阵列信号处理与信号解调的处理方案,并给出了实验结果。     

具有温度补偿的光纤光栅压力传感器

为了实现高压测量时的温度交叉敏感问题,提出一种基于自由弹性变形体的光纤光栅压力传感器结构及光纤光栅传感信号的自解调方法。与传统光纤光栅传感器中传感单元与解调单元相互分离的结构不同,该文提出的光纤光栅压力传感器系统利用一对匹配的光纤光栅和一个简单的等腰三角形悬臂梁结构,实现了传感解调的合而为一,解决了光纤光栅传感器的交叉敏感和信号啁啾的问题。仿真与初步的试验结果表明,在高达100M Pa的压力范围内,测量灵敏度为8.5 pm/M Pa。     

DSP光纤光栅解调系统研究

实现高精度、快速光纤光栅解调的关键在于对FBG传感器反射的光信号进行波长分析,根据波长的大小结合光纤光栅传感器的物理特性,最终获得相应的待测量。通过对解调系统中存在的噪声进行系统分析,找出电路和光路中影响系统精度的因素,并针对元器件选型、pcb布局、光路搭建、软件算法方面提出了噪声抑制方案,有效提高了系统的测量精度。     

干涉型光纤水听器PGC解调方案的研究

光纤水听器是一种建立在光纤、光电子技术上的水下声信号传感器，它通过高灵敏度的光纤相干检测，将水声信号转换成光信号，通过光纤传送至信号处理系统提取声信号信息．针对干涉型光纤水听器PGC解调方案作了研究，并通过模数混合的PGC解调完成了对声信号的检测．     

基于Labview的光纤传感器相位解调技术

介绍了相位调制型光纤传感器解调原理以及当前常用的解调方法,详细论述了基于3×3耦合器的无源零差对称解调原理及基于Labview软件开发平台的相位解调方法.实验结果显示该方法可实现对相位调制信号的准确解调.与传统硬件解调方法相比,该方法具有易于开发、便于实现微机处理等突出特点.     

基于伸缩杆结构的光纤光栅多级应变传感器

为了扩大光纤光栅称重传感器的测量范围,提高传感器的测量精度,在理论上设计了一套新型的可以扩大测量范围、提高测量精度的系统,并通过Matlab平台仿真.结果表明,单级传感器在波长变化小于0.2nm时具有良好的线性度.该系统将双光纤光栅串联,分别粘贴于等强度梁的上下两侧,采用光强解调的方法实现对光纤光栅输出信号的解调;在解调基础上,利用伸缩杆结构传递载荷重力.实验测试结果验证了多级应变测量的可行性,在保证分辨力的同时扩大了传感器的测量范围.     

一种高压电子式互感器腔体内温度测量方法

针对高压电子式电流和电压互感器腔体内温度测量困难的问题，设计了一种F—P温度传感器及解调方案。采用铜管和端面镀膜的光纤制作F-P传感器，白光光源经过腔长受温度调制的F—P传感器选频后，用平面光栅和线阵CCD实现光波波长的解调。对F-P传感器的结构以及解调系统的光路行了设计分析，并进行了实验验证。系统结构简单，精度和可靠性高，可以很好地满足高压电子式互感器输出信号温度补偿的需要。     

两种ofdm实现方法的性能分析

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用）是第四代移动通信技术的核心技术。首先简要介绍了OFDM的基本原理,分析了两种OFDM信号生成方法,建立了系统仿真模型,对两种信号实现方法进行了分析比较。并基于所建模型,给出了OFDM信号频谱及解码星座图。仿真结果表明,所建模型很好地完成OFDM的实现与解调。     

锁相环在糖液浓度传感器中的应用

根据射频法测量糖液浓度的原理,设计了糖液浓度测量电路,并利用锁相环原理对糖液浓度传感器信号进行调制与解调.实验表明,应用锁相环对传感器输出信号进行处理,测试效果较好,具有使用外围元器件少、性能稳定、功能强大等特点.     

无线、无源声表面波传感器系统中检波方案的实现

介绍了无源无线声表面波传感器系统,通过对声表面波的回波窄带信号的分析,阐述了基于数字方式解调回波窄带信号的数学原理.应用matlab仿真对回波窄带信号进行解调,分析相位误差产生的原因,论证了数字正交检波技术的优越性、可行性.在给出仪器系统硬件框图的基础上,根据虚拟仪器技术构建灵活、便携、开发成本低等优点,提出了应用LabVIEW实现数字正交检波技术的硬件方案.     

浅谈光纤光栅传感信号的解调问题

阐述了光纤光栅传感器的基本工作原理,通过框图介绍了几种常见光栅传感信号解调方法的基本原理、性能和特点,对各解调方法的优、缺点进行了分析比较,提出了今后还需研究的问题,对促进光纤光栅解调器的国产化、产业化具有一定意义。     

基于图论及应变花的光纤自诊断网络可靠性研究

以某飞机机翼盒段上布置的对结构应变分布进行监测的光纤Bragg光栅自诊断传感网络为例,对提高光纤自诊断网络系统的可靠性方法进行了研究.在传感器排布方式上,对监测点采用光纤应变花的形式;在网络连接上,采用图论中邻接矩阵的方法通过使光开关动作为失效传感器寻找新的解调路径,实现信号的重新解调.结果表明,采用图论中对邻接矩阵的运算同传感器容错技术相结合,可使光纤网络系统在一根或几根传感器信号同时失效时,在不破坏结构的前提下,仍能利用受损区域内存活的光纤传感器,完成自诊断网络的自修复,达到提高网络可靠性的要求.     

放大自发辐射解调的光纤光栅振动传感系统时域建模研究

将放大自发辐射(ASE)光源的线性区间作为边缘滤波器的解调技术予以推广,将其由温度、应变的静态解调扩展应用至光纤光栅振动传感器的动态解调.首先建立了基于ASE光源解调的光纤光栅振动传感测量系统,提出位移负阶跃响应测试法并利用其得到了该系统的时域信号,并且由非线性直接拟合法获得该系统的动态参数,所得动态参数与有限元仿真结果相近.研究结果表明:ASE光源进行动态解调方案简单可行,位移负阶跃响应测试法获得动态时域信号不需要专门的激励设备,易于实现,与传统求取动态参数的方法相比,非线性拟合法求取动态参数更为简便.