基于光纤光栅边沿解调精密光电检测系统设计

Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｇ ｒ ａ ｉ ｔ ｎ ｇ ；ｅ ｄ ｅ ｇ ｄ ｅ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ； ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ； ｗ ｅ ｋ ａ ｓ ｉ ｎａ ｇ ｌ；ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｌｔ ｉ ｆ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ
ｗｅ ｋ ａ ｓ ｉ ｎ ａ ｇ ｌ ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｃ ｃ ｕｒ ａ ｃ ｙ， ａ ｎｄ ｔ Ｏｔ ａ ｋｅｔ ｈ ｅｍｅ ａ ｓ ｌｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｉｎｇ ｔ ｓ ｕ ｉ ｔ ａ ｂｌ ｅ ｄｅ ｖｉ ｃ ｅ ｂａ ｓｅ ｄ ｏｎｔ ｈｅ ａ ｎａ ｌｙｓ ｉ ｓ ｏｆｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ， ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎｇｈ ａ ｒ ｍｆ ｕ ｌｎｏ ｉ ｓ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｎｇｕ ｓ ｅ ｆ ｕ ｌｗｅ ｋ ａ ｓ ｉ ｎ ａ ｇ ｌ ，ａ ｎ ｄ ｈａ ｖ ｉ ｎｇ ａ ｆ ｌ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｉ ｔ ｖｅ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｉｏ ｔ ｎ ｆ ｏｒ ｓ ｉ ｎ ａ ｇ ｌ ｔ ｏ ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖｅ ｈｉ 一 ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉｏ ｔ ｎ ｏｆ ｗｅ ｋ ａ ｓ ｉ ｎ ａ ｇ ｌｓ ．
Ｐｅ ｎｇ Ｙａ ｎ
（ Ｌｉ ｇ ｈ ｔ ｗａ ｖ ｅ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＸａ ｍｅ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘｉ ａ ｍｅ ｎ，３ ６ １ ０ ０ ５）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ： ｐ ｈｏｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉｏ ｔ ｎ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ａ ｑｕ ｉ ｔ ｅ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｅ ｑｕ ｉｐ ｍｅ ｎ ｔ ｆ ｏｒ ｉｂｅ ｆ ｒ Ｂｒ ａ ｇ ｇ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ， ｅ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ｌｌ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｉ ｔ ｏｎ ｏｆｗｅ ａ ｋ ｓ ｉ ｇ ｎａ ｌ ｓ ． Ｔｈｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅｓ
光 强 随 中 心 波 长 移 动 呈 现 出线 性 变 化 的状 光 栅反 射 峰被光 电二极 管转 换后 的光 电流 为 随 着 光 纤 光 栅 传 感 器 的广 泛 应 用 ， 光 态 ，其 基 本原 理 图 如 图２ ． １ 所示 。边 沿 滤波 ｎ Ａ 级 的，这 就要 求检 测 系统 中带有 一 个精 密 纤光 栅传 感信 号 的检 测系 统也 有 了很大 的发 器 的透 射 函数 曲线 图如 图所 示 ，在 一定 的波 的前 置 光 电转 电路 Ｊ 。在 如 图３ ． １ 所 示 基 于
它具 有检 测 设备 制造成 本 低 、方便 携带 、可 以实 现对 实 时变化 信 号高 速检 测和 拥有 更 广 的工 程应 用等 优 点 。
１ ． 引 言
展 。相 比于 传 统采 用单 色仪 、光谱 仪扫 描 长 范 围 内，它 的透 射率 函数 与 波长 的线 性关 等方 式来 检测 光 纤光栅 传 感信 号 的方式 ，采 系可表 示 为 ： 用光 电转 换 方式 ， 即把对 光强 信号 的测 量 转 Ｆ （ Ａ） ＝ ， （ 一 。 ） （ １ ） 变为 对 电压信 号 的测 量方 式有 它 的优越 性 ， 当光 纤 光 栅 受 到 一 定 范 围 内 的应 力或
ｈｅ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ａ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ Ｂ ｒ ａ ｇ ｇ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｗａ ｖ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｄ ｇ ｅ ｄ ｅ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ Ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｉ ｔ ｌ ｃ ｅ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｚ ｅ ｓ ｖ ａ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ
…
…
…
…
…
…
…
…
……Biblioteka 一鳗 廑 一 ｌ
基 于 光 纤 光 栅 边 沿 解 调 精 密 光 电 检 测 系 统 设 计
厦 门大学光波技 术研究所 彭 妍
【 摘要 】高精度光 电检测 系统是测量光纤光栅传感器信 号的重要 辅助设备，特别是在较微 弱光纤光栅传 感信号的检测 中有着 重要 的应用 。本文基 于光纤光栅 中心波长边 沿解调原理和传感信 号特 性，介绍一种精密光 电检测 系统 的设计 。文中分析 了影响微 弱光 电信 号检 测精 度的多种原 因，并通过对器件 的参数分析 与选型、差模信号提取 与放大和噪声的有效滤 除等方 式来 实现对微 弱信 号的高精度检测。 【 关键 词】光纤光栅 ；边沿解调 ；光电检 测；微 弱信 号；噪声滤除
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏｆ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏｎ ｐｈｏｔ ｏｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｄｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ｉｂｅ ｆ ｒ ｇｒ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｅ ｄｇｅ ｄｅ ｍ ｏｄｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｐｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐｌ ｅ