４ 传感器与微系统（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ） ２０１１年第３Ｏ卷第ｌｌ期
长周期光纤光栅传感信号解调技术现状与发展
华静，刘月明，刘 涛，皇甫晓洪
（中国计量学院光电学院，浙江杭州３１００１８）
摘要：光纤光栅传感技术是光纤传感的主要研究方向之一，光纤光栅主要分为光纤Ｂｒａｇｇ光栅（ＦＢＧ） 和长周期光纤光栅（ＬＰＦＧ）。相比于ＦＢＧ，ＬＰＦＧ在应用方面具有独特优势。对ＬＰＦＧ的信号解调方法进 行分析与评述，并对该技术的发展趋势进行展望和总结。 关键词：长周期光纤光栅；信号解调；评述；发展 中图分类号：ＴＰ２１２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－－９７８７（２０１１）１１－－０００４－０４
Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｏｆ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ
ＨＵＡ Ｊｉｎｇ，ＬＩＵ Ｙｕｅ—ｍｉｎｇ，ＬＩＵ Ｔａｏ，ＨＵＡＮＧＦＵ Ｘｉａｏ—ｈｏｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ Ｊｉｌｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｏｉｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇ（ＦＢＧ）ａｎｄ ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ（ＬＰＦＧ）．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ＦＢＧ ＬＰＦＧ ｈａｓ ａｎ ｕｎｉｑｕｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｉｎ ｒｅｌａｔｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＬＰＦＧ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｏｕｔｌｏｏｋ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｎｇ ｐｅｒｉｏｄ ｆｉｂｅｒ ｇｒａｔｉｎｇ（ＬＰＦＧ）；ｓｉｇｎａｌ ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ；ｒｅｖｉｅｗ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ
第３４卷第１期 武汉理工大学学报・信息与管理工程版
２０１２年２月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＷＵＴ（ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ＆ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ） Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１２
文章编号：１００７—１４４Ｘ（２０１２）Ｏ１—００２０一ｏ４ 文献标志码：Ａ
抗干扰的光纤光栅边缘滤波解调技术研究
唐 轩，张东生
（武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室，湖北武汉４３００７０）
摘要：针对传统的光纤光栅边缘滤波解调系统中需使用双光功率计接收信号，而光功率计各自噪声的 随机性，导致光功率计的噪声干扰无法消除的问题，利用光开关在光电接收处只使用单光功率计，达到解调并 消除噪声干扰的目的，最终提高光纤光栅边缘滤波解调技术的抗噪声干扰能力。将该改进应用到悬臂梁拉力 测试实验中，抗噪声干扰效果显著，可以避免使用复杂的波长解调设备，结构简单，有望在工程实践中获得实
际应用。
关键词：边缘滤波；光功率计；光开关
中图分类号：ＴＮ２５ ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—１４４Ｘ．２０１２．Ｏ１．００６
随着光纤传感技术的不断发展，光纤光栅传
感解调技术越来越引起人们的兴趣。其中，光纤
光栅边缘滤波解调法能够解决高频率下波长解调
的关键技术问题，但边缘滤波解调法受外界干扰 非常严重 Ｊ。近年来，国内外研究人员针对消除
外界噪声干扰展开了广泛的研究。ＳＥＲＧＥ等使
用将测量光栅信号与参考信号相除的方法来解决 光源与光纤传输线的干扰问题【２ Ｊ。ＣＨＵＡＮＧ等
提出增加几路边缘滤波的光路取平均的方法来消 除干扰 Ｊ。胡勇勤在水声信号检测中，将边缘滤
波后的数据与未经滤波的数据相除，相除后的数
据分为两路，一路经过低通滤波反馈控制边缘滤
波器实现滤波功能，另一路经过高通滤波后输出
作为最终数据，同样可以达到消除噪声干扰的目
的＿４ Ｊ。此外该实验室也在称重传感器中运用啁
EFPI光纤传感器腔长解调方法研究
张振荣;夏霁;罗洪
【摘 要】研究了非本征型法布里-珀罗干涉（ EFPI）光纤传感器系统的传感原理和腔长解调方法，考虑到EFPI传感器的腔长解调精度会直接影响到传感系统的稳定性和测量精确性，提出了一种新的基于傅里叶变换的腔长解调方法。该方法利用傅里叶变换的频移性，有效地消除了快速傅里叶变换的栅栏效应，提高了傅里叶变换的精度。理论和实践证明，相比传统的快速傅里叶变换方法，这种利用傅里叶变换频移特性的方法的解调精度至少提高10倍。%The sensing principle and the
cavity length demodulation of fiber optic extrinsic Fabry-Perot
interferometric ( EFPI) sensors were studied.Considering that the accuracy
of demodulating the cavity length of an EFPI optical fi-ber directly impacts
on the stability and measuring accuracy of the sensor system, a new
method for cavity-length demodulation based on fast Fourier transform
( FFT) was proposed.The method uses the frequency shift property of
Fourier transform to effectively eliminate the grating effect of the
transform to improve the Fourier transform accura-cy.It is proved
光纤布拉格光栅传感器的一种波长解调方法
张红霞;郑林;黄岑;刘琨;贾大功;刘铁根;张以谟
【摘 要】光纤布拉格光栅(FBG)经过中心波长解调,可实现对应变、温度等物理量的高精度传感检测.在光纤光栅传感中,如何检测中心波长的微小移位是传感解调的核心问题.为此,文中介绍了一种基于互相关原理的FBG中心波长解调方法.FBG的初始光谱和被调制后的受扰光谱形状相似,只是中心波长产生了漂移,通过对初始光谱与受扰光谱互相关值的解算,即可解调出中心波长的位移量.将实验结果与自相关法、功率加权法和最小二乘法等波长解调方法进行了对比,结果表明互相关方法可以有效地进行中心波长解调.%By demodulating the central wavelength, fiber
Bragg grating(FBG)can be used for high precision detection in strain,
temperature and other physical quantities. The key problem of this
demodulation method is the detection of the slight shift of the central
wavelength. In this paper, a FBG central wavelength demodulation
algorithm based on cross-correlation is presented. The perturbed and
undisturbed spectra of FBG have the similar form, except a slight shift of
the central wavelength. By computing the cross-correlation between the
