亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        一種工業(yè)應(yīng)用的高精度光纖光柵傳感解調(diào)儀研制與設(shè)計(jì)

        2018-07-26 09:25:24劉小清朱佳佳

        劉小清 朱佳佳

        摘 要:本文通過實(shí)時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)碾p光柵參考法作為光纖光柵信號解調(diào)的波長校準(zhǔn)方法,提高解調(diào)精度,同時(shí)研制透射通道,對透射型高斯光譜器件進(jìn)行透射波長解調(diào),使用國產(chǎn)化穩(wěn)定可調(diào)光纖濾波器,提高性價(jià)比,滿足工程應(yīng)用對解調(diào)儀高精度、低成本、透反同時(shí)測量的需求,推動(dòng)光柵傳感的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。

        關(guān)鍵詞:光纖光柵 波長解調(diào) 信號解調(diào) 濾波法 透射波長解調(diào) 雙光柵參考法

        中圖分類號:TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1674-098X(2018)02(a)-0105-03

        光纖光柵(Fiber Bragg grating,簡稱FBG)因其本征安全、體積小、重量輕、每根光纖可串接多個(gè)光柵,方便工程上大規(guī)模復(fù)用等優(yōu)點(diǎn),近些年得到了快速發(fā)展[1];而光纖光柵信號解調(diào)一直是限制光纖傳感器工業(yè)應(yīng)用的問題之一,目前,可工程應(yīng)用為基于光纖可調(diào)濾波器法,此方法現(xiàn)還有精度受溫度影響較大、濾波器常年受國外壟斷、成本高等缺點(diǎn)[2],因此本文將基于自主開發(fā)的高穩(wěn)定可調(diào)濾波器,使用帶溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖脊鈻胚M(jìn)行波長校準(zhǔn),并開發(fā)可對透射器件進(jìn)行測量的光纖傳感解調(diào)儀,以滿足需要透射型傳感器的場合,滿足工業(yè)應(yīng)用的需要。

        1 光纖光柵傳感原理

        光纖光柵是利用紫外激光光束照射光纖,被照射區(qū)間段纖芯的折射率將發(fā)生周期性的變化,在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶濾波器或者反射鏡,對入射的寬帶光進(jìn)行選擇性反射。

        如圖1所示,當(dāng)一束寬帶光源入射到光纖光柵時(shí),滿足布拉格條件的光被反射,其余光透射,光纖布拉格光柵方程為:

        λ=2neffΛ (1)

        式中:λ為FBG的中心波長;neff為光纖纖芯的有效折射率;Λ為光柵周期。

        當(dāng)外部被測量發(fā)生變化時(shí),將導(dǎo)致光柵的中心波長發(fā)生變化,使得對應(yīng)FBG中心波長偏移,通過解調(diào)儀器解析出中心波長偏移量,根據(jù)標(biāo)定好的待測量與中心波長的對應(yīng)關(guān)系,達(dá)到信號傳感的目的。

        2 光纖光柵解調(diào)原理

        可調(diào)FP濾波法因解調(diào)范圍廣、準(zhǔn)確度高、適用于大容量復(fù)用網(wǎng)絡(luò)解調(diào)而成為目前最主流,也最適合工程現(xiàn)場使用的解調(diào)方法(見圖2)。

        寬帶光源發(fā)出的光,進(jìn)入多個(gè)不同反射波長的傳感FBG,滿足一定條件的光反射回可調(diào)光纖F-P濾波器,給F-P腔上的壓電體(PZT)加載鋸齒波掃描電壓,用來調(diào)節(jié)F-P腔腔長,若F-P濾波器的透射波峰和FBG的反射波峰相重合時(shí),F(xiàn)-P濾波器的透射光強(qiáng)達(dá)到最大,不同的掃描電壓所對應(yīng)不同的透射光的波長,如此,在同一掃描周期的不同時(shí)刻,有多個(gè)FBG反射波長經(jīng)過F-P腔,再通過光電轉(zhuǎn)換,把光信號轉(zhuǎn)化為電信號,經(jīng)過放大、濾波等調(diào)理電路,最終進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡將數(shù)據(jù)后送入計(jì)算機(jī)結(jié)合上位機(jī)軟件進(jìn)行信號處理,最終,解調(diào)出被測信號。

        現(xiàn)有解調(diào)儀有以下缺陷限制其精度和穩(wěn)定性,從而限制工業(yè)應(yīng)用。

        (1)FP濾波器受溫度影響的溫漂未進(jìn)行有效補(bǔ)償,導(dǎo)致長期精度低。

        (2)因?yàn)楹诵钠骷姆蔷€性,導(dǎo)致儀器分辨率精度過低。

        (3)使用labview或者windows商業(yè)軟件作為開發(fā)軟件,不開源。

        (4)現(xiàn)有儀器僅可測量反射型器件,一些需要測量透射傳感器的場合則需使用昂貴的光譜儀、波長計(jì)等。

        3 光纖光柵解調(diào)儀的設(shè)計(jì)

        綜上所述,本文將針對上述限制器工業(yè)應(yīng)用的問題,進(jìn)行針對性設(shè)計(jì),開發(fā)出高精度、高穩(wěn)定性、低成本的透反型的工業(yè)級光纖傳感解調(diào)儀。

        3.1 自主開發(fā)光纖可調(diào)濾波器

        本文使用深圳中科傳感自制的高穩(wěn)定國產(chǎn)化工藝光纖可調(diào)濾波器,打破長期國外壟斷,同等品質(zhì)產(chǎn)品,成本降低為國外的1/10,滿足工程大量應(yīng)用的低成本要求。

        3.2 實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖脊鈻挪ㄩL校準(zhǔn)設(shè)計(jì)

        可調(diào)FP濾波器的溫漂影響儀器解調(diào)精度,因此需采用相應(yīng)的方案,提高儀器解調(diào)精度,本文使用實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度的雙光柵波長參考法,進(jìn)行溫漂補(bǔ)償,可將儀器短期精度提高到±1pm,長期精度±2.5pm。

        儀器內(nèi)置兩個(gè)固定波長的參考光柵,用傳感光柵與固定波長參考光柵的相對位置來解調(diào)傳感光柵的波長,這樣避免了使用可調(diào)FP濾波器的電壓-腔長非線性關(guān)系來進(jìn)行解調(diào),為了避免溫漂造成的影響,提前標(biāo)定出參考光柵的溫度系數(shù),同時(shí)在光柵旁邊放置精度0.01度的熱電偶傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測,根據(jù)參考光柵的溫度系數(shù)進(jìn)行軟件計(jì)算補(bǔ)償,以補(bǔ)償后的波長作為已知波長進(jìn)行計(jì)算,改善溫漂造成的影響。算法原理如圖3。

        圖3中,1和3為參考光柵譜線,中心波長分別為λ1和λ3,2為傳感光柵譜線,中心波長為λ2,N為采樣點(diǎn),當(dāng)外界參量(溫度或應(yīng)變)使傳感光柵位置移動(dòng),如圖所示,從原本位置2移動(dòng)到21時(shí)采樣點(diǎn)對應(yīng)為N21,則:

        (2)

        由此只需得到傳感光柵相對參考光柵的相對位置,根據(jù)已知波長的參考光柵的波長,就可計(jì)算出傳感光柵的波長,即只需采集到傳感光柵和參考光柵峰值點(diǎn)對應(yīng)的位置(采樣點(diǎn)),進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,便可完成解調(diào)。

        3.3 透射型器件波長解調(diào)的光纖光柵解調(diào)儀器設(shè)計(jì)

        在實(shí)際應(yīng)用中,有一些透射型傳感器需進(jìn)行信號解調(diào),如長周期光柵等,現(xiàn)解調(diào)儀均不具備透射型器件的解調(diào)功能,本文將對解調(diào)軟硬件增設(shè)透射通道,其中反射通道用來入射光,透射通道用來接收透射光譜,再通過光電轉(zhuǎn)換、濾波、尋峰等,計(jì)算出透射波長,實(shí)現(xiàn)透射器件的波長解調(diào),可根據(jù)實(shí)際需要,制作多路反射和透射同時(shí)測量的解調(diào)儀器(見圖4)。

        3.4 解調(diào)軟件的設(shè)計(jì)

        傳統(tǒng)解調(diào)儀大多使用windows或者labview軟件進(jìn)行編程,工業(yè)可控性差,本文從底層開始使用linux+C語言來進(jìn)行開發(fā),除了傳統(tǒng)的原始波長、物理量采集功能,擬新加入靈活的傳感器設(shè)置、標(biāo)定功能;波長自校準(zhǔn)功能;加入強(qiáng)大的公式編輯、調(diào)用功能,大大提高了儀器的實(shí)用性,同時(shí)支持常用接口及協(xié)議,如RS232/485、TCP/IP、moubus等,方便數(shù)據(jù)與其他集控系統(tǒng)的傳送。

        4 結(jié)語

        本文從限制光柵傳感工業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)有問題出發(fā),重點(diǎn)研制有溫度補(bǔ)償?shù)牟ㄩL校準(zhǔn)方法,同時(shí)增加透射通道,使解調(diào)儀可以同時(shí)對反射和透射型光器件進(jìn)行波長解調(diào),使用國產(chǎn)化工藝的高穩(wěn)定、低成本核心解調(diào)器件——光纖可調(diào)濾波器,提高儀器性價(jià)比,最終研制出高精度、低成本的工業(yè)級光纖光柵解調(diào)儀,波長解調(diào)長期精度可達(dá)±2pm,推進(jìn)光纖傳感的工業(yè)化進(jìn)程。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 余有龍,譚玲,李茜,等.壓電陶瓷發(fā)熱對光纖光柵傳感信號干涉解調(diào)的影響[J].光學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(5):51-55.

        [2] 陳顯,余尚江,楊吉祥,等.線性濾波法高速解調(diào)技術(shù)中的測量有效性研究[J].光學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(1):145-150.

        [3] 劉琨,劉鐵根,江俊峰,等.基于FBG傳感系統(tǒng)的可調(diào)光濾波器非線性研究[J].光電子·激光,2010,21(7):970-973.

        无码AV高潮喷水无码专区线| 被灌醉的日本人妻中文字幕| 日本一区二区三区光视频| 97人妻人人揉人人躁九色| 伊人精品久久久久中文字幕| 人妻丝袜av中文系列先锋影音 | 99精品国产自产在线观看| 黑丝国产精品一区二区| 国产熟女自拍av网站| 果冻蜜桃传媒在线观看| av网站一区二区三区| 国产精品视频白浆免费视频| 亚洲一区二区三区视频免费看| 日韩亚洲精品国产第二页| 亚洲成人免费av影院| 女人被男人爽到呻吟的视频| 欧美黑人性暴力猛交喷水黑人巨大 | 亚州毛色毛片免费观看| 黄页国产精品一区二区免费 | 国产精品久久久久久亚洲av| 免费特级黄毛片| 中文字幕一区二区三区人妻精品| 国产精品女同一区二区久| 水蜜桃视频在线观看入口| 国产一级内射视频在线观看| 亚洲乱码日产精品一二三| 成人综合网亚洲伊人| 亚洲另类欧美综合久久图片区| 欧美片欧美日韩国产综合片| 国产精品丝袜美女久久| 亚洲一区二区三区乱码在线中国 | 四虎国产精品永久在线| 大肉大捧一进一出好爽视色大师| 亚州综合激情另类久久久| 国产真实乱XXXⅩ视频| 亚洲一区二区三区av无| 国产亚洲成人精品久久| 国产精品成人免费视频一区 | 国产啪啪视频在线观看| 亚洲熟女少妇精品综合| 中国无码人妻丰满熟妇啪啪软件|