分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统.pdf

分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统是一种先进的光学测量技术，它结合了分布式反馈激光器（DFB）的波长调谐特性与光纤布拉格光栅（FBG）传感器的反射特性。FBG传感器因其独特的波长编码方式、良好的抗电磁干扰能力和耐高温等特性，在工程应用中用于测量温度、应变、压力、位移等参数。 在FBG传感器应用中，关键问题在于如何精确测量其反射波长的变化。FBG的反射波长会因为温度和应变等因素的变化而发生漂移。为了实现这一目的，已发展出多种FBG传感解调方法，其中既包括直接获取波长的方法，也包括间接获取波长的方法。传统上，使用光谱仪直接获取波长是较为常见的方法，但由于其体积大、不易携带，且难以满足现场测量的要求，因此并不理想。微型光谱仪虽然体积小、价格便宜，但其光谱分辨力较低，无法满足FBG解调所需的高分辨率要求。 分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统利用DFB激光器发出的窄带扫描激光，通过与FBG传感器的相互作用，使激光的波长在扫描过程中发生漂移。在这个系统中，FBG传感器反射的特定波长光信号被转化为电信号，然后通过A/D采样，实现时域信号的采集。这些采集到的信号数据是离散点构成，在3dB带宽内符合高斯曲线分布，因此采用高斯拟合方法进行寻峰处理，以提高解调系统的精度。 由于DFB激光器的波长扫描存在一定的非线性，因此系统采用二项式拟合的方法对DFB激光器的波长扫描曲线进行拟合，从而降低非线性误差。此外，通过设置一路标准FBG传感通道进行波长校准，确保了测量结果的准确性。实验结果表明，该系统具有良好的稳定性，波长测量范围为1550.012nm至1554.812nm，分辨力为1pm，精度为±10pm，验证了该系统在FBG波长信号检测方面的可行性。 文章中提到的关键技术包括寻峰算法和拟合算法，这些算法在处理波长信号和提高系统精度方面发挥着重要作用。寻峰算法用于确定F-P标准具透射谱和FBG反射谱中的波峰位置，而拟合算法则用于根据这些波峰数据计算波长与时间的关系曲线。这两种算法结合了C语言编程和LabVIEW编程，实现了对波长信号的有效解调。 分布式反馈激光器动态扫描光纤布拉格光栅波长解调系统的主要创新点在于其基于DFB激光器的动态扫描技术，能够直接获取波长，并且在多通道同步测量的状态下，能够发射较高的扫描窄带光功率，解决了传统方法中存在的体积大、携带不便、分辨力低等问题，为光纤传感技术的发展提供了新的解决方案。