基于F-P滤波器的光纤光栅传感解调技术的研究

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基于可调谐F—P滤波器的光纤光栅波长解调算法研究

ＣｌａｓｓＮｕｒｎｌ￣ｒＴＰ３０１．６
１引言
光纤布拉格光栅（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ，阳Ｇ）是一种能感测应变、温度、压力、磁场等多种物理参量的光无源器件，作为光电子研究领域的新兴技术，在近年来受到了广泛的关注和应用『ｌ］。光纤光栅传感器属于波长调制型光纤传感器，它是通过对光纤内部写入的光栅反射或透射波长的光谱检测，实现对被测结构的应变和温度等量值的绝对测量。常用的信号解调方法有：边缘滤波法、匹配滤波法、可调谐滤波
唐波黄俊斌顾宏灿
武汉
吴
晶
（海军工程大学兵器工程系
４３００３３）
摘
要
论文以提高光纤光栅传感器信号解调系统的波长检测精度为研究主题。在改进质心寻峰算法的基础上，分析了几种基于可调
谐Ｆ－Ｐ滤波器的光纤光栅传感器波长解调系统的算法，并使用ＬａｂＶＩＥＷ语言对其进行了仿真对比研究，提高了波长解调的精密度。实验结果表明，论文提出的质心法寻峰，抛物线插值算法有效地提高了光纤光栅反射信号解调系统的波长解调精度，降低了复杂程度。关键词寻峰算法；插值；精密度
ＴＡＮＧＢｏＨＵＡＮＧＪｕｎｂｉｎＧＵＨｏｎｇｃａｎＷＵＪｉｎｇ
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＷｅａｐｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３）

光纤F-P解调的双参数光纤光栅传感系统

Ｂｒｇｇｇｒｔｎｓｄｖｄｅｎｏｔｏｐｒｓ，ｔｗｏｅｄｓｏｎｅｐｒａｉｄｏｎａｓｅｌｓｅｎｄｔｈｅａｔｗａａａｉｇｗａｉｉｄｉｔｗａｔｈｅｔｎｆｏａｔｗｓｆｘｅｔｅｈｅｔａｈｅｏｔｒｐｒｓｉｒｅｓａｅＡｃｏｒｎｔｈｆｅｅｅｐｓｆｔｗｏｐａｔｏｔｅｓｒｉｎｅｐｒｕｅｏｈｅｆｂａｎａｆｅｔｔ．ｃｄｉｇｏｔｅｄｉｆｒｎｔｒｓｏｎｅｏｈｅｔｒｓｔｈｔａｎａｄｔｍｅａｔｒｆｔｉｅｒＢｒｇｇ
ＣＨＥＮＺｈｉｉｍｎ。ＸＩＦａｇ，ＬＩＭｉＥｎｎ
（ｐｉｌｃｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＬｂｃｏｌｆｃｎｅＢｉｎｉｔｎｉｅｓｙＢｉｎ００４Ｃｈｎ）Ｏｔａｉｃｎｃｎｌｇａ．Ｓｈｏｉｃ，ｅｉｇＪａｏｇＵｎｖｒｉ，ｅｉｇ１０４，ｉａｃＳｅｏＳｅｊｏｔｊＡｂｔａｔｓｒｃ：ＡｏｅｆｂｒＢｒｇｒｔｇｓｎｏｙｔｍｓｎｉｅＰｆｔｒｆｒｍｏｕａｉｎａｄｍｅｓｒｎｗｏｎｖｌｉｅａｇｇａｉｅｓｒｓｓｅｕｉｇｆｒＦ－ｉｅｏｄｌｔｎａｕｉｇｔｎｂｌｏｐｒｍｅｅｓｏｔａｎａｄｔｍｐｒｔｒｉｌｎｏｓｙｈｓｂｅｒｐｓｄｉｈｓｐｐｒＴｈｅｇｈｏｉｇｅｆｅａａｔｒｆｓｒｉｎｅｅａｕｅｓｍｕｔｅｕｌａｅｎｐｏｏｅｎｔｉａｅ．ａｅｌｎｔｆａｓｎｌｉｒｂ

用F_P滤波器实现多通道分布式光纤光栅传感系统并行解调

光器件
中国科技核心期刊
用Ｆ－Ｐ滤波器实现多通道分布式光纤光栅传感系统并行解调
王立新柏俊杰（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摘要利用可调光纤Ｆ－Ｐ滤波器设计了两种多通道武汉 !"##$#）电信号。为了实现光纤传感技术的实用化与产业化，人们已提出了很多种解调方法，主要有三大类，即滤波法、干涉法和可调光源扫描法等。其中属于滤波法这一类的可调光纤 &9: 滤波解调法是目前最常用，最有发展前景，实用性和稳定性都较好的解调方法之一。下面利用可调光纤 & 9: 滤波器来实现单通道 &’( 传感系统解调，解调原理如图 ! 所示。宽带光源（;<=>";?4,- <=>）发出的光通过一根光纤经 8@’ 的耦合器进入多个不同反射波长的传感光栅 &’(，满足布喇格条件的光被反射后，再经 8@’ 的耦合器进入可调光纤 &9: 滤波器%常用的有美国 ABCDEF 公司产的 &*+,- &.+-G9:,-H0 I?1.+J, &*J0,-K 和武汉理工大学光纤中心自己研发的波长选择器2，通过在 &9: 腔的压电体（:LI）上施加锯齿波扫描电压（设计模拟电路提供或通过软件生成驱动电压数字量，再经高精度的 >MN 转换提供）调节其腔间隔，当 &9: 的透射波峰与 &’( 的 &9: 滤波器的透射光强最大，反射波峰重合时，不同的扫描电压对应的透射光中心波长不同，这样就使多个 &’( 在同一时刻反射回来的不同中心波长的光脉冲信号在同一扫描周期的不同时刻通过 &": 腔，再经过光电转换、放大、滤波等电路（有时还把电脉冲整形），把光脉冲转化为时序电脉冲信号，单片机或 >;: 或数据采集卡采集数据后送入计算机进行信号处理，最终解调出被测信号。由于光源 ;<=> 的谱宽一般为 O6##615 ，传感布喇格光栅的谱宽通常为 676P #67Q15，检测外界信号时，布喇格光栅中心波长要漂移 $#!153所以为了使不分布式光纤光栅传感系统的解调方案，其中四通道分布式并行解调方案可高精度并行解调上百个外界被测信号，该方案已被武汉理工大学广泛应用于大型多点监测工程中。关键词光纤光栅可调光纤Ｆ－Ｐ滤波器多通道分布式并行解调中图分类号ＴＰ２１２．１４!!!文献标识码Ａ

基于FFP_TF的分布式光纤光栅动态波长解调方法的研究

张诚等 : 基于 F FP T F 的分布式光纤光栅动态波长解调方法的研究
・ 33・
变化. 在静态工作点附近, 可将系统输出电压与 FBG 中心波长近似为线性关系 , 波长解调的动态范围为
1
= 2 × 0. 425
2 b2 1 + b2 .
( 6)
2 波长锁定原理
FF P-T F 通过压电陶瓷( PZ T ) 实现 F -P 腔长的变化 , 从而实现对 F FP -T F 中心波长的控制 . 由于 P ZT 存在响应滞后的特性 , 当 FF P-T F 中心波长移至到静态工作点并使驱动电压保持不变后, F FP -T F 中心波长会发生漂移 . 控制驱动电压以不同速率、不同方向将 F FP T F 中心波长移动到某工作点后, 对 10 min 内的F FP -T F 波长变化进行采样, 得到图3 所示的漂移曲线 . 可以看出 FF P T F 的波长漂移保持惯性, 即漂移方向与原波长移动方向一致 . 波长漂移量与驱动电压移动速率有关 , 移动速率越大, 相同时间内波长漂移量越大, 而波长漂移变化率随时间呈现减小趋势.
基于 FFP TF 的分布式光纤光栅动态波长解调方法的研究
张诚, 苗长云, 李鸿强 , 高华 , 甘晶萌
( 天津工业大学电子与信息工程学院 , 天津 300160 ) 摘要 : 提出一种利用光纤可调谐 Fa br y Per ot 滤波器 ( FF PT F ) 实现分布式光纤光栅动态波长解调的方法 , 从而实现对一根光纤上多个传感光纤光栅动态应变或振动的分时检测 . 建立了波长解调数学模型 , 推导出系统输出电压、输出灵敏度计算公式 , 得出静态工作点的确定方法 . 研究了 F FP T F 在静态工作点的波长漂移特性 , 提出加入高频扰动驱动电压的波长锁定方法 . 基于 L abview 数据采集平台构建解调系统 . 实验中通过对系统输出电压进行数字滤波 , 实现了对频率为 100 和 250 Hz 的振动检测 . 实验结果验证了该解调方法的可行性 . 关键词 : 光纤传感 ; 光纤布拉格光栅 ; 动态波长解调 ; 光纤可调谐 FP 滤波器 ; 波长锁定中图分类号 : T N 253; T N 247 文献标识码 : A

基于可调谐F-P滤波器的光纤光栅传感解调系统寻峰算法对比分析

蔡能宏，闰连山，陈娟子，曾德兵
（西南交通大学信息光子与通பைடு நூலகம்信研究中心，四川成都６１００３１）
摘要：设计出一种基于可调谐Ｆ—Ｐ滤波器的光纤布拉格光栅（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ，ＦＢＧ）传感解调数据采集与处理系统。为了尽可能提高光纤光栅传感器的精度，分别采用质心法、三次样条插值法、最小二乘法、高斯多项式拟合法等对数据采集系统获取的原始信号数据进行光纤光栅波长寻峰算法研究，并分别将拟合结果与光谱仪测量波长数据进行比较。结果表明，高斯多项式拟合法精度和稳定性较好，且能满足实时性要求。关键词：布拉格光纤光栅；Ｆ—Ｐ滤波器；解调；寻峰算法中图分类号：ＴＰ２１２文献标识码：Ａ文章编号：１００２—１８４１（２０１３）０４— ０１００— ０３
用，主要用于对温度、应变、应力等多种物理量的精密测量。其传感原理是通过外界物理参量（如温度）来调制光纤光栅光波，
２０１３链
仪表技术与传感器
ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒ
２０ｌ３
Ｎｏ．４
第４期
基于可调谐Ｆ— Ｐ滤波器的光纤光栅传感解调系统寻峰算法对比分析
Ｐｅａｋ．ｄｅｔｅｃｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎＴｕｎａｂｌｅＦ－ＰＦｉｌｔｅｒＢａｓｅｄＤｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆ０ｒＦＢＧＳｅｎｓｏｒｓ

F-P滤波器解调FBG传感器的数据处理方法研究

ｐｔｇｍｅｈｄｏｅｐａｒｐｒｔｎａｄｍａｅｔａｄｌｆａｔｎｂｅＦＰｆｔｒａｅｂｅｐａｉｇｉｅｅｔｅｒ．ｏｅｄｓｕｉｔｏｆｈｅｋｉｐｅａａｉｎｔｍａｉｌｎｔｎｏｈｃｍｏｅｕａｌ — ｌｖｅｎｕｄｔｒｃｎａｓｏｉｅｈｎｎｙＴｈｓｉ－
摘
要：用可调谐ＦＰ滤波器解调ＦＧ传感器的方案具有测量系统体积小、使－Ｂ波长分辨力高等优点，目前技术较为成是
熟、实用性较好的解调方案。了进一步提高解调准确度和精确度，为滤波器透射峰值的计算方法和滤波器特征曲线的数学模型
被不断改进。本文对这些处理方法进行了介绍和分析。关键词：可调谐ＦＰ滤波器：．寻峰算法：征曲线拟合特中图分类号：Ｐ１Ｔ２２文献标识码：Ａ文章编号：６１７２（００７００．４１７－９．１）—０６０４２
ｐａｔｏｄｒｎｔｏｕｃｄｉｈｓｐａｒｏｓｌｍｅｈｓａｅｉｒｄｅｎｔｉｐｅ．
Ｋｅｗｏｄ：ｕａｌＰＦｌｒｅｋｓｅｉｇＡｌｏｉｍ；ａａｔｒｓｉＣｕｖｉｉｇｙｒＳＴｎｂｅＦ．ｉｅ；Ｐａ．ｅｋｎｇｒｈＣｈｒｃｅｉｔｒｅＦ￣ｎｔｔｃ
一
邹芳
ＺｏＦａｕｎｇ
（民族师范学院物理系，河北承德０７０）河北６００
（ｅａｔｎｆＰｙｉ，ｂｉｒｌｏｌｅｆｔｎｌｉｓＨｅｅＣｅｇｅ６００ＤｐｒｍｅｔｈｓｓＨｅｅＮｏｍａＣｌｇＮａｏａｉｅ，ｂｉｈｎｄ７０）ｏｃｅｏｉｔ０

基于光纤F-P滤波器的FBG传感解调系统

ｂｒｉｔｒｅｏｅｅｌｒｅｎｅｆｒｍｔｒｆｔ．Ｔｈｅｓｓｅｈｄｔｅａｖｎａｅｆｓｌｖｌｍｅ，ｌｗｒｃｉｅｙｔｍａｈｄａｔｇｓｏｍａｌｏｕｏｐｅ，ｈｇｔｌｚｔｏａｅｏａｉｉｈｕｉｉａｉｎｒｔｆｒｙ，ｓｍｐｅｏｒｔｏｉｌｐｅａｉｎａｄＳｎ．ＩｃｎａｓｕｔｕｌｃｒｃｌｓｇｌｒｃｌｎｄｍｅｓｒｎＯｏｔａｏｏｐｔｅｅｔｉａｉｎａｄｉｅｔｙａａｕｅｍｕｌｉｐｉｘｃｌ．ＭｉｒｆｅｆＦＢＧｖｌｎｔｓｏ — ｌｔ— ｏｎｔｅａｔｙｃｏｏｆｔｏｓｗａｅｅｇｈＷａｃｎｉｆｍｅｉＩｅｉｉｅｏａｕｎｅｔａｅｅｆｄｔｅｓｅｒｄｖａＣＨＶｍ￣ｔｒｖｅｉｓｒｆｒａｓｔｏａａｔｔｄ，ｔｅｔｉｅｐｓｃｌｖｕｓｇｉｅｌｔｈｎｏｕｓｄｈｙｉａａｅｗａａｎｄ．Ｔｈｅｅｔｏｏｉｎｌｅｓｌｃｉｎｆｍａｎｉ — ｓｒｍｅｔｎｈｅｉｎｏｒｒｅａｏｔｒｅｗｅｅｉｒｄｅｉｅａｌｔｕｎｓａｄｔｅｄｓｇｆｈａｄｗａｎｄｓｆｗａｒｎｔｏｕｃｄｎｄｔｉ．Ｔｈｅｒｇｆｄｎｍｉａｕｅｉ０ｎｍｎｈｅｒｓ — ａｅｏｙａｃｍｅｓｒｓ５ｎａｄｔｅｏｌｔｏｓ２ｐｍ．ｕｉｎｉＫｅｒｓ：ｂｒＢｒｇｇａｉｇ；Ｆ — Ｐｆｒｉｔｒｅｏｔｒｆｌｅｙｗｏｄｆｅａｇｒｔｎｉｂｅｎｅｆｒｍｅｅｔｒ；ＤＳｓｓｅｉｉＰｙｔｍ

基于F-P滤波器的光纤光栅解调系统的优化设计

基于F-P滤波器的光纤光栅解调系统的优化设计赵亚丽【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)008【摘要】为了提高基于法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器的光纤光栅波长解调系统的性能,提出了一种采用新型光纤梳状滤波器作为参考波长装置的解调方案.新型光纤梳状滤波器由两个啁啾光栅和一个光耦合器组成,与传统的参考光栅相比可以为解调系统提供更多的参考点.优化后的解调系统重复性好,运行更稳定、精确.%A new demodulation system is proposed with a novel fiber comb filter as the reference wavelength to improve the performance of fiber Bragg grating wavelength demodulation system based on F-P filter.The new fiber comb filter consists of two chirped gratings and one optical coupler, which can provide more reference points for the demodulation system.The optimized demodulation system has good repeatability and stable operation.【总页数】2页(P88,85)【作者】赵亚丽【作者单位】承德石油高等专科学校,河北承德,067000;河北省仪器仪表工程技术研究中心,河北承德,067000【正文语种】中文【相关文献】1.基于可调谐F-P滤波器的光纤光栅传感解调系统寻峰算法对比分析 [J], 蔡能宏;闫连山;陈娟子;曾德兵2.基于F-P滤波器光纤光栅解调系统 [J], 金永兴;刘涛;方涛;康娟;沈为民;刘红林3.基于F-P滤波器的光纤光栅解调系统设计 [J], 张佳鹏;曹桂芳;杨莹;周晓旭4.基于F-P滤波器的光纤光栅解调系统设计 [J], 张佳鹏;曹桂芳;杨莹;周晓旭5.基于F-P滤波器的光纤光栅振动传感解调系统的研究 [J], 何西坤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

光纤光栅传感器实时解调系统

工程应用，光纤传感领域具有广泛的应用前景。在现场可编程门阵列ＦＧｆｌｐｏａｍａｌｇｔａｒ）ＰＡ（ｅｒｇｍｂｅａｅｒｙ是ｉｄｒａ
一
若Ｆ—Ｐ腔则
测到最大光强，时给压电陶瓷施加的电压就代表了ＦＧ的此Ｂ反射波长ｊ。利用压电陶瓷构成的可调谐Ｆ— Ｐ腔测量光纤光栅传感器
ｎｍｉｅｓｒｓ５ｎｍ，ｈｅｒｓｌｉｎｉ．ｍ．ａｃｍａｕｅｉ０ｔｅｏｕｔｏｓ１８ｐ
Ｋｅｒｓｆｅｒｇｒｔｇ；ｅｄｌｔｎｓｓｍ； —ＰｆｂｒｉｔｒｅｏｔｒＦＧＡｙｗｏｄ：ｂｒｂａｇｇａｉｄｍｏｕａｉｙｔｉｎｏｅＦｅｎｅｆｒｍｅｅ；Ｐｉ
的驱动电压就对应于ＦＧ的反射中心波长。实验表明，纤ＦＢ光
—
Ｐ滤波器的透射光波的波长与其两端所加电压成线性关系，
因此可以通过探测Ｆ—Ｐ腔上所加电压来获知ＦＧ的反射中心Ｂ
波长的信息，进而得到传感量的信息，现对ＦＧ波长编码信实Ｂ
７１
到改善，此外，系统中要探测的光电流信号很微弱，因此，置前放大器首先应该起到最大限度抑制噪声的作用，以获得最大的
信噪比，同时必须具有很高的增益。高精密运算放大器Ｏ０Ｐ７是一种低噪声，斩波稳零的单运算放大器集成电路，非具有输
虑到系统的速度、精度和分辨率等要求，系统采用高速１６位低功耗ＡＤ转换器Ａ９６／Ｄ７Ａ实现模／数转换。数／转换是驱动电路的核心，模系统中数／模转换的主要作

基于F—P扫描干涉仪的长周期光纤光栅传感解调系统研究

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｖｌｄｍｏｌｔｏｔｄｏｆｌｎｇｅｉｄｉｅｇａｉｇｓｎｓｒｉｐｅｅｔｄｎｏｅｅｄｕａｉｎｍｅｈｏｏｐｒｏｆｂｒｒｔｎｅｏｓｒｓｎｅ．ＢａｅｎｔｅｆｌｅｈｒｃｅｉｔｃｆＦ— ｓａｎｎｇｉｅｆｒｎｅ。ｉｉｓｄａｈｉｔｒｃｍｐｏｅｓｄＯｈｉｒｃａａｔｒｓｉｓｏＰｃｎｉｎｔｒｅｅｃｔｔｓｕｅｓｔｅｆｌｅｏｎｎｔｏｆｔｍｏｌｔｏｎｓｔｍ．ＯｎｅｏｒｎｓｉｓｏｐｃｒｍｆＬＰＦＧｅｓｒｈｓｂｅｎｉｅｒｇａｈｅｄｅｄｕａｉｙｓｅｆｔａｍｓｉｎｓｅｔｕｏｓｎｏａｅｎｔｒｏ — ｔｏｎｂｙＦ— ｃｎｎｎｎｔｒｅｏｅｅ，ａｄａｐｔｅｅｔｒｈａｎｔｒｄｔｅｄｓｒｂｕｉｆｔｉＰｓａｉｇｉｅｆｒｍｔｒｎｈｏｏｄｔｃｏｓｍｏｉｏｅｈｉｔｉｔｏｎｏｈｅｔａｓｔｅｎｅｓｔ．Ｃｏｒｎｍｉｔｄｉｔｎｉｙｍｐａｉｈｅｈｉｔｄｃｎｄｅｒｎｇｔｓｆｅａｍｏｄａｅｔｅｓｎｓｎｉｎａｎｄｔｅｕｔｕｌｔｈｅｉｇｓｇｌａｈｅｒｓｌｓａｅｉｏｄａｒｅｎｔｈａｕｓｍｏｏｒｚｄｗｉｈａｓｅｔｏｔｒｒｎｇｏｇｅｍｅｔｗｉｈｔｅｖｌｅｔｉｅｔｐｃｒｍｅｅ．Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ｌｎｅｉｄｆｂｅｒｔｎｏｇｐｒｏｉｒｇａｉｇ；ｓｎｓｒ；ＦａｒＰｅｏｔｓａｎｇｉｅｆｒｍｅｅｅｏｂｙ— ｒｃｎｎｉｎｔｒｅｏｔｒ；ｄｍｏｅｄ—

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南京邮电大学硕士学位论文基于F-P滤波器的光纤光栅传感解调技术的研究姓名：王杰申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：黄勇林2011-03-09摘要光纤光栅（fiber grating）作为最近几年发展最为迅速的光纤无源器件之一，在传感方面的应用研究引起了人们普遍的关注。

作为传感器件，光纤光栅把被测参量的信号转化为其反射波长的偏移，既波长编码，因此可以不受光源的功率波动和系统损耗的影响。

而如何对波长编码信号进行高精度的解调，是光纤光栅大规模推广和应用于实际的关键技术。

本文主要对光纤Bragg光栅（FBG）传感系统进行研究，重点讨论了基于F-P滤波器的解调方案，在其基础上提出了基于F-P滤波器的自相关解调法，并在其基础上进行了改进。

首先，分析了光纤传感器和光纤光栅传感器的技术特点，研究了光纤光栅传感器的现状以及其发展趋势，从光纤光栅和光纤光栅传感器的基本理论入手，建立了光纤光栅在温度和应力的影响下的传感模型。

分析了可调谐F-P滤波器的基本原理以及主要参数，并通过数值仿真，得到不同参数对可调谐F-P滤波器的影响，从而为可调谐F-P滤波器的选择提供了理论依据。

其次，分析并比较了光纤Bragg光栅传感网络的几种复用技术与常见的解调方案后，提出了可调谐F-P滤波器法。

研究了可调谐F-P滤波器法的基本原理，通过理论的分析以及相应的数值仿真，得到了探测器接收光功率与可调谐滤波器带宽之间的关系以及探测器的测量灵敏度曲线。

在基本原理的基础上，重点研究了基于可调谐F-P滤波器传感阵列，研究表明，当相邻光栅工作波长的间隔小于0.4nm时，会对解调系统的输出产生严重的影响，使得解调工作无法完成。

该研究对解调系统中光栅的选取有着一定的指导意义。

最后，针对可调谐F-P滤波器解调的不足，提出了基于F-P滤波器的自相关解调法，分析了其解调性能，并在其基础上进行了算法的进一步的改进，最后通过Matlab进行了数值仿真，验证了该方案不仅能够消除系统中相邻Bragg光栅波长选取对系统输出的消极影响，还能在很大程度上减小自相关解调带来的时延。

此算法增加了传感解调系统的精确度与实时性，为实际应用提供了较好的理论依据。

关键词：光纤Bragg光栅，传感器，解调，可调谐F-P滤波器，自相关解调ABSTRACTFiber Bragg gratings (FBG) are one type of developing fast passive fiber devices in recent years. Especially in sensing field, it caused people strong concern. As a sensing element, optical grating transforms information measured to the movement of reflected wavelength that is wavelength coding. As a result, it can not be influenced by the fluctuation of optical source power and system loss. How to enhance the accuracy of demodulation technology is a key to make the fiber grating sensors promising in actual industry. This paper focuses on FBG sensor system, and emphatically discussed the demodulation scheme of tunable F-P filter. Then put forward autocorrelation demodulation and improved it.First, the technical characteristics of optical fiber sensors and fiber grating sensors are analyzed; fiber grating sensor and its development trend has been studied. From the basic theories, the sensor models under the influence of the temperature and stress are established. The basic principles and main parameters of tunable F-P filter are analyzed, and through numerical simulation, the impact of parameters on tunable F-P filter is found. So a theoretical basis is provided for the selection of tunable F-P filter.Then, several network multiplexing technique and common demodulation scheme are analyzed and compared, after that, tunable F-P filter demodulation is selected as the main demodulation scheme in this paper. The basic principle of tunable F-P filter method is studied, through theoretical analysis and numerical simulation, the relationship between the PD and the bandwidth of F-P filter, the sensitivity curve of PD are obtained. Based on the basic principles, the sensor array is focused. The research shows that when the wavelength of adjacent Bragg less than 0.4nm, a serious impact will interference the output of demodulation system and make demodulation fail. The study has a certain significance on the selection of grating demodulation system.At last, according to the deficiency of tunable F-P filter demodulation, autocorrelation demodulation based on tunable F-P filter is carried out. Analyzed the performance of this demodulation method and put forward some improvement on it. Finally, a numerical simulation is performed by using Matlab, to prove the program can not only eliminate the negative impact by wavelength of adjacent Bragg but also reduce the delay by autocorrelation demodulation to large extent. This algorithm increases the accuracy and real-time of demodulation system, provides abetter theoretical basis to practical application.Keywords: Fiber Bragg Grating, Sensor, Demodulation, Tunable F-P Filter, Autocorrelation Demodulation南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

研究生签名：___ ____ 日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。

除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。

论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院（筹）办理。

研究生签名：______ 导师签名：____________ 日期：_____________第一章绪论1.1 光纤光栅传感技术综述1.1.1 光纤传感技术光纤传感技术是20世纪70年代左右发展起来的一种新型传感技术[1-2]，它以光波作为载体，光纤为媒介来传输和感知外界被测量物体信号。

作为传感器技术的新成员，它是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而发展起来的。

光纤作为一种远距离传输光信号的媒质，最早用于光通信技术中。

但是，人们发现，光纤对外界环境因素十分敏感，如温度、压力、电场、磁场等环境条件的变化，都会引起如强度、相位、频率、偏振态等光波参量的变化，于是光纤传感的概念被提出来了[3]。

目前，由于人们对光纤传感器进行了深入研究，使得光纤传感技术获得飞速发展的同时，也在实际中应用于各个领域，如在国防军事、航天航空、航海技术、石油化工、电力工业、核工业、医疗器械、自动控制、计量测试、科学研究等技术领域都有着光纤传感器的贡献[4]。