导读:本文包含了光纤光栅解调系统论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:光纤光栅解调系统,可调谐激光器,FPGA,性能测试实验
光纤光栅解调系统论文文献综述
田园[1]（2019）在《基于FPGA的光纤光栅动态解调系统研制》一文中研究指出随着光纤传感技术的发展,光纤光栅传感器的种类越来越多,应用范围也越来越广泛。光纤光栅传感器的发展也极大推动了光纤光栅解调系统的发展,基于不同解调原理的解调系统相继得到研制。但是针对一些动态测量信号,现有解调系统存在价格昂贵、性能表现不佳等不足,因此研制一款解调精度高、解调范围广、解调频率合适的解调设备具有十分重要的意义。由于半导体激光器的发展,基于可调谐半导体激光器的光纤光栅解调系统在最近几年成为研究热点。本文通过对现有解调方法的调研,分析了不同解调系统的优势和不足。为满足光纤光栅传感器解调需求,提出了一种以可调谐激光器为核心的光纤光栅解调系统的设计方案,核心控制芯片采用FPGA,主要研究内容包括:解调系统的光路系统设计和搭建,解调系统硬件电路设计与实现,解调系统上位机软件编写。首先,介绍可调谐激光器法实现传感器波长解调的原理和过程,并设计了光纤光栅解调系统的整体实现方案。搭建解调系统的光路结构,利用1X4耦合器模块实现解调系统四通道同时解调的指标。其次,完成解调系统的硬件电路设计与软件实现,包括电源模块设计、FPGA控制器模块设计、可调谐激光器输入电流电路分析设计、可调谐激光器温度控制电路设计、串口和网卡通信电路设计以及光电转换电路设计。为了尽可能提高解调系统的解调速度,电子器件选择高速元器件。软件方面,针对硬件电路模块,编写基于Verilog语言的控制程序,实现各个硬件电路模块正常工作和整体解调功能。同时,设计基于C++的解调系统的上位机软件,实现解调数据的显示和存储等功能。最后,针对研制的解调系统,进行相关的性能测试实验,包括验证解调系统的解调范围,解调精度,解调稳定性以及解调频率。实验证明自制解调系统性能优良,解调范围1525nm-1565nm,解调精度误差±3pm,解调稳定性达到±1pm,解调速度达到1 kHz。综上,本文在对光纤光栅解调系统国内外现状的研究基础上,研制了基于可调谐半导体激光器的光纤光栅解调系统,完成了解调系统的光路设计搭建,硬件电路设计实现,软件设计和上位机实现,经过相关性能测试实验验证,解调系统拥有较为理想的解调性能。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-19）
冯宇辰[2]（2019）在《长距离光纤光栅传感系统解调方案研究》一文中研究指出自21世纪以来,物联网技术作为推动智能社会进步的重要支柱力量,已经取得了长足的发展,其中尤以支撑物联网感知的传感器技术发展最为迅速。目前已出现了许多新型的传感器,其中作为典型代表的光纤光栅传感器,因具备电磁干扰小,自身体积小,且在高温、高腐蚀条件下稳定可靠等优秀性能受到广泛的关注并在电网等核心机构进行了大规模试点应用。随着电网规模的不断增大,长距离线路监测需求陆续出现,但是由于长距离环境下光纤损耗大、光源功率小、噪声干扰等问题的限制,在长距离传输条件下光纤光栅传感系统的应用陷入了瓶颈。研究适用于长距离传输环境下的光纤光栅解调技术是促进光纤光栅传感系统进一步工程应用的关键,具有重要价值。本文展开了针对长距离光纤光栅传感系统解调方案的研究,该方案提高了系统的传输距离并有效的排除了噪声干扰,实现了对100 km外光纤光栅反射信号的监测。主要研究内容如下:1.针对当前五种主流光纤光栅解调方案开展研究,并根据在长距离工程条件下可能存在的问题,进一步分析各解调方案优缺点,优选出两种解调方案作为长距离解调原型方案。2.设计了两种长距离光纤光栅解调方案。两种方案均利用了Raman放大器增加输入光功率,利用声光调制器减小输入光功率的平均功率,在提高光传输距离的同时有效抑制了噪声干扰。进一步讨论了两种方案的性能优劣,优选出一套方案作为终选方案。3.设计了基于LabVIEW语言以及MYSQL数据库的长距离光纤光栅解调仪软件。按照长距离解调的要求完成了需求分析,系统设计,功能开发,以及软件测试四个方面内容。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-05-07）
杜洋,衣文索,刘丹,荆涛[3]（2019）在《基于3×3耦合器的光纤光栅温度传感器解调系统》一文中研究指出针对光纤光栅的温度应变交叉敏感问题,提出了一种管式光纤光栅温度传感器,使用外径8mm、内径6mm、长9cm的不锈钢管作为材料,制作了只对温度敏感的光纤光栅传感器,实验表明,传感器呈现良好的温度线性,温度灵敏系数为9.72pm/℃,稳定性好。在此基础上,采用了基于3×3耦合器的干涉型光纤光栅温度解调方案,详细的推导了信号解调过程,经过实验验证了解调方法的可行性及稳定性,实验结果表明,温度测量系统在40℃～100℃的测量范围内温度测量误差小于0.1℃,达到了工程应用的要求。(本文来源于《长春理工大学学报(自然科学版)》期刊2019年02期）
牛杭,张小栋,邸发贵,孙文磊,王宏伟[4]（2018）在《模型驱动的光纤光栅波长解调系统性能分析》一文中研究指出为了揭示波长扫描方法中影响光纤光栅波长解调性能的因素,并为该方法的进一步发展提供必要的理论依据,开展了波长解调系统建模、仿真与实验研究工作。首先,根据信号的传输路径,建立了波长解调系统模型,并对波长解调原理进行了深入分析;接着,通过仿真计算详细研究了系统中光滤波器带宽、扫描范围与扫描范围内的有效采样点数、压电位移器的迟滞性与非线性对波长分辨率、误差等的影响;最后,搭建了光纤光栅波长解调系统,并进行了实验分析。实验中,通过改变系统参数得到了与仿真分析中相同的结论,当解调频率为10 Hz时,光纤光栅波长分辨率达到0.25 pm,当解调频率为100 Hz时,光纤光栅波长分辨率达到2.5 pm,实验结果验证了系统模型的有效性。(本文来源于《仪器仪表学报》期刊2018年11期）
赵雷,熊器,万生鹏[5]（2018）在《基于光纤光栅解调系统和嵌入式准实时监测系统的研究》一文中研究指出搭建了基于光纤光栅解调系统和嵌入式Web服务器的准实时监测系统,可实现光谱数据的远程传送和访问。整体设计采用了STM32作为控制芯片,光纤光栅传感器及其解调系统,ENC28J60以太网控制器,数据传输采用通用的TCP/IP协议,在STM32系统中移植了Lw IP(Light Weight IP,轻型IP)协议,实现的Web服务远程光谱监测功能。本设计具有一定的通用性和应用价值。(本文来源于《南昌航空大学学报(自然科学版)》期刊2018年03期）
娄辛灿,郝凤欢,刘鹏飞,李博[6]（2019）在《一种光纤光栅阵列波长解调系统》一文中研究指出提出了一种波长扫描与时分复用相结合的光纤光栅阵列波长解调系统,通过对波长扫描光信号的脉冲调制,实现了对树状拓扑结构式大容量光纤光栅阵列的波长解调。搭建了光纤光栅阵列波长解调系统,验证了其对高复用度光纤光栅阵列的波长解调能力,测试了光纤光栅阵列波长解调性能。结果表明,该系统实现了传感器阵列各阵段光纤光栅的波长识别与解调,波长测量精度为2.5pm,短时间内测量波动在±2pm之间。(本文来源于《激光与光电子学进展》期刊2019年03期）
杜洋,衣文索,荆涛,朱瑞[7]（2018）在《基于3×3耦合器马赫-曾德光纤光栅应变传感器解调系统》一文中研究指出随着光纤光栅生产工艺的成熟,光纤光栅传感技术发展迅速并广泛应用于各种领域。光纤光栅属于光纤传感器的一种,是一种波长调制型传感器,通过将外界的物理量转化成中心波长的变化来实现对外界信息的感知。与传统的电学传感器相比,光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、尺寸小、重量轻、成本低,可以在恶劣环境中使用等优点,因此光纤光栅在传感方面的应用得到了国内外的广泛关注。目前国内市场上已经出现光纤光栅解调产品,但多为有源解调方法,采样速度在几赫兹到几百赫兹左右,一般只能实现对温度等缓变量的测量,不能满足高速振动、地质监测等动态环境的要求。本文采用光纤光栅解调方法中动态响应最好,分辨率最高的干涉解调法对光纤光栅传感器进行解调,这种方法是将光纤光栅的中心波长的变化转化成干涉仪的相位变化,从而实现解调。但测量干涉仪输出信号的相位并不简单,如今常用的基于2×2光纤耦合器干涉仪的干涉解调法存在不灵敏区,因此需要外加调制信号信号,增加了系统的复杂度和解调难度,本实验采用基于3×3光纤耦合器干涉仪的干涉解调方法很好的解决了这些问题。本文的主要工作如下:1、提出了一种基于等强度悬臂梁的光纤光栅应变传感器的封装,推演了传感器设计的理论基础,并针对光纤光栅的温度应变交叉敏感问题,采用双光纤光栅温度补偿方法,消除了温度对传感器的测量时的影响,通过搭建系统平台和实验数据对比证明,选择采用钛合金作为悬臂梁基体时应变传感器在保证一定机械强度的基础上实现了应变的有效传递,应变传递效率可达97.8%,应变灵敏度为83.34με/kg,精度为1.64με,并且达到了消除温度影响的目的。2、基于3×3耦合器马赫-曾德尔干涉仪设计了光路解调部分,40mw宽带(ASE)光源发出的宽带光通过环形器进入光纤光栅应变传感器,携带传感信息的反射光经过环形器进入由一只2×2耦合器和一只3×3耦合器组成的两臂不等长非平衡Mach Zehnder干涉仪中,通过光电探测器将干涉仪的叁个出口输出的互成120度相位差的光信号转化为电信号,经过数据采集送入计算机中进行解调和数据处理,获得传感器上应力应变信息。实验表明,系统的分辨率可达到1pm,测量精度3pm。(本文来源于《第十七届全国光学测试学术交流会摘要集》期刊2018-08-20）
王成明[8]（2018）在《基于可调谐扫描激光器的高精度光纤光栅解调系统研究》一文中研究指出随着光纤传感技术的发展,越来越多的光纤传感器及其解调设备相继得到研制,但现有解调产品的解调精度、分辨率、带宽等性能指标不能满足高精度检测的需求。因此,高精度、高可靠性的光纤传感检测装置的研究具有十分重要的意义。本文以光纤Bragg光栅的应用为基础,针对光纤Bragg光栅解调系统的国内外发展现状,对现有解调方法性能的优劣进行了分析,提出了一种高精度的FBG传感解调系统—基于可调谐扫描激光器的高精度FBG解调系统。主要研究内容包括:解调系统光路设计、可调谐扫描激光硬件设计、F-P滤波器等关键器件研制、解调系统软件实现及波长提取优化算法研究。首先,论文针对现有光纤光栅解调仪的优缺点,提出了可调谐扫描激光器解调方法,研制了适用于本系统的F-P滤波器等关键器件,F-P滤波器的自由光谱区可达50nm,精细度达到1000,并对其他光学器件进行了性能分析,完成解调系统整体的光路设计。其次,论文完成了激光器硬件电路的设计制作,包括泵浦源驱动电路的设计分析、温度控制电路的设计实现、放大电路的设计制作及光电转换技术的应用。同时,在硬件系统的基础上,开发了一套基于LabVIEW的解调系统软件。实现了解调系统实时解调和实时存储等功能。最后,针对高精度解调测试标定难的问题,本文提出采用标准具作为被测对象的方法,完成了系统标定。对不同扫描频率下的解调精度及波长分布关系进行分析,根据解调数据的分布情况,提出波长优化算法,将解调精度进一步提高。最终,研制出解调精度为0.8pm、解调带宽为1525-1565nm、稳定性为0.8pm的的高精度光纤光栅解调系统。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-06-01）
张郑琰[9]（2018）在《基于M-Z型interleaver的光纤光栅解调系统研究》一文中研究指出光纤光栅(FBG)具有径细、质轻、电绝缘、传输损耗低、稳定性良好、易于集成、信息传输的同时可以传感等一系列优点,其中心反射波长的漂移量与所处外界环境的变化之间,如温度、应变等,具有一定的线性关系。因此,若要实现利用光纤光栅对被测量的精确测量,关键是高精度地解调出其中心波长的漂移量,在众多的解调方法中,马赫-增德尔(M-Z)干涉解调法因为具有高精度的优点而被高度重视。本文研究了基于铌酸锂调制器的M-Z干涉解调系统。传统的非平衡M-Z干涉解调法不适合静态测量,需要将光纤固化封装,而铌酸锂强度调制器的内部结构是M-Z型,且考虑到当前光波导制作工艺的灵活性,波导材料的多样性及多功能性,因此使用铌酸锂强度调制器代替光纤来制作M-Z干涉仪不但可以大大提高解调精度,而且可以突破环境干扰对FBG传感器应用的局限,从而拓展FBG传感器的功能及应用领域有着重要意义。该解调方案不仅保持了传统M-Z干涉解调系统高精度的优势,且弥补了传统M-Z干涉解调易受外界环境干扰的缺陷,是一种较稳定的高精度M-Z干涉解调法。经过稳定光源的验证实验发现,实验数据的方差在0.15%左右,数据离散程度较小,说明该解调结构稳定性较好。在对基于铌酸锂调制器的M-Z干涉解调法研究中,发现实验室现有的铌酸锂调制器臂长差过小,也就直接导致了光纤光栅的解调曲线周期过大,使得实验数据无法显示一个完整周期,说明将铌酸锂调制器用于光纤光栅解调系统具有一定的局限性,因此展开了对梳状滤波器的研究。本文设计了一种基于梳状滤波器的M-Z干涉解调系统。该梳状滤波器由一个3×3耦合器、一个2×2耦合器以及镜面构成,该系统结构简单,插入损耗较小,借助镜面的反射作用,构成回路,能达到级联反射式M-Z型梳状滤波器的效果,且利用3×3耦合器的一个闲置端口作为监视端口可以时刻保持对耦合系数的精确掌控。该结构的梳状滤波器不仅能用于WDM系统,而且适用于光纤光栅的干涉解调系统。通过理论分析、仿真实验,本文得到:(1)该结构中两输出端口的光谱具有良好的奇偶对称性,在频域呈不等带宽、通带边缘陡峭的透射峰,即当选取适当的耦合系数和干涉臂长差时,该结构可实现不等带宽的梳状滤波,输出波形适合于频谱的交错利用,且当两臂长差保持1:3的比例时,臂长差越小,信息传输速率越快;(2)当耦合器的耦合系数与两个耦合器的臂长差选取一定的数值时,输出曲线具有良好的梳状谱,在曲线的一个周期内,输出光强与波长呈单调变化关系;曲线周期为1.75nm,反射峰边缘陡峭,曲线倾斜度较大,说明解调精度较高,适用于光纤光栅的解调系统。当耦合系数k_1和k_2的变化在一定范围内(即Δk=k×4%)时,偏差在0.2%~0.5%之间,对实验结果的影响较小。实验所得图形与仿真图形相符合。(本文来源于《河南大学》期刊2018-06-01）
李进[10]（2018）在《基于复用技术的光纤光栅传感解调系统的研究》一文中研究指出紧密围绕智能电网在线监测的实际需要,以高性能光纤传感技术为核心,突破强电磁场与恶劣环境下光纤传感应用的相关共性关键技术,研究开发面向智能电网在线监测应用的新型光纤光栅温度传感器和大容量、高精度解调仪表,采用波分和空分相结合的混合复用技术,形成分布式光纤Bragg光栅传感解调系统。具体研究内容如下:(1)研究光纤光栅传感特性。本文在分析了国内外光纤光栅传感技术发展的基础上,详细阐述了光纤光栅温度及应变传感原理,并且讨论了光纤光栅传感中所涉及到的温度-应变交叉敏感问题,为封装和解调技术的研究提供了理论依据。(2)采用陶瓷封装技术应用于光纤光栅温度传感器。针对光纤光栅传感过程中存在的温度-应变交叉敏感问题,对光纤光栅传感器采取了陶瓷封装方式,使Bragg波长只受温度变化的影响,提高了对温度测量的灵敏度。实验证明,经过陶瓷封装后的光纤光栅传感器测温精度在±0.5℃以内。(3)选取波分、空分混合复用技术组建分布式传感网络,实现对智能电网高压电气设备的大容量分布式温度在线测量。单通道最大测量传感器点数为20,最大监测点数为640点(可以扩展到2560点),可以满足完整数字化电网的温度在线监测的应用要求。(4)确立将F-P滤波解调法作为系统的解调方法。在分析对比几种常用的解调方法优缺点的基础上,出于实用性和可行性考虑,最终采用了可调谐F-P滤波解调法。鉴此,首先介绍了系统中涉及到的主要光学器件的选型,然后基于FPGA核心控制器搭建完成硬件电路。(5)提出K-L变换算法应用于智能电网FBG解调系统。为了解决传统去噪方法的不足,将K-L变换应用在光纤Bragg光栅解调系统中,对单个或多个FBG传感器都能完整的将信号和噪声分离出来,取得了良好的去噪效果,使得系统解调分辨率达到1pm。(6)设计完成基于Lab VIEW平台的在线监测软件,实现对整个FBG传感网络的实时在线监控,并借此平台验证了FBG传感解调系统的性能指标。实验结果表明,系统解调精度在±5pm以内,满足预设指标要求,符合实际工程应用需求。(本文来源于《长春工业大学》期刊2018-06-01）
光纤光栅解调系统论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
自21世纪以来,物联网技术作为推动智能社会进步的重要支柱力量,已经取得了长足的发展,其中尤以支撑物联网感知的传感器技术发展最为迅速。目前已出现了许多新型的传感器,其中作为典型代表的光纤光栅传感器,因具备电磁干扰小,自身体积小,且在高温、高腐蚀条件下稳定可靠等优秀性能受到广泛的关注并在电网等核心机构进行了大规模试点应用。随着电网规模的不断增大,长距离线路监测需求陆续出现,但是由于长距离环境下光纤损耗大、光源功率小、噪声干扰等问题的限制,在长距离传输条件下光纤光栅传感系统的应用陷入了瓶颈。研究适用于长距离传输环境下的光纤光栅解调技术是促进光纤光栅传感系统进一步工程应用的关键,具有重要价值。本文展开了针对长距离光纤光栅传感系统解调方案的研究,该方案提高了系统的传输距离并有效的排除了噪声干扰,实现了对100 km外光纤光栅反射信号的监测。主要研究内容如下:1.针对当前五种主流光纤光栅解调方案开展研究,并根据在长距离工程条件下可能存在的问题,进一步分析各解调方案优缺点,优选出两种解调方案作为长距离解调原型方案。2.设计了两种长距离光纤光栅解调方案。两种方案均利用了Raman放大器增加输入光功率,利用声光调制器减小输入光功率的平均功率,在提高光传输距离的同时有效抑制了噪声干扰。进一步讨论了两种方案的性能优劣,优选出一套方案作为终选方案。3.设计了基于LabVIEW语言以及MYSQL数据库的长距离光纤光栅解调仪软件。按照长距离解调的要求完成了需求分析,系统设计,功能开发,以及软件测试四个方面内容。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光纤光栅解调系统论文参考文献
[1].田园.基于FPGA的光纤光栅动态解调系统研制[D].山东大学.2019
[2].冯宇辰.长距离光纤光栅传感系统解调方案研究[D].北京邮电大学.2019
[3].杜洋,衣文索,刘丹,荆涛.基于3×3耦合器的光纤光栅温度传感器解调系统[J].长春理工大学学报(自然科学版).2019
[4].牛杭,张小栋,邸发贵,孙文磊,王宏伟.模型驱动的光纤光栅波长解调系统性能分析[J].仪器仪表学报.2018
[5].赵雷,熊器,万生鹏.基于光纤光栅解调系统和嵌入式准实时监测系统的研究[J].南昌航空大学学报(自然科学版).2018
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[8].王成明.基于可调谐扫描激光器的高精度光纤光栅解调系统研究[D].吉林大学.2018
[9].张郑琰.基于M-Z型interleaver的光纤光栅解调系统研究[D].河南大学.2018
[10].李进.基于复用技术的光纤光栅传感解调系统的研究[D].长春工业大学.2018