光纤光栅解调仪

发表时间: 2020-03-17 08:43:22

作者: 福州英诺

来源: 大容量高速光纤光栅传感解调仪

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光纤光栅解调仪原理

光纤光栅在光导纤维传感领域有着举足轻重的地位。高温、光热、应力引起的形变,磁场造成的Faraday effect和有效折 射率的变化是光纤光栅的传感机制。当环境温度、磁场场强、 溶液浓度改变时,或者光纤光栅本身的应力变化,光纤光栅原本的参数会发生改变,便可通过对光纤光栅的共振波长或对共 振波长处的透射功率测量,最终便能得到所需的传感信息。


光纤光栅解调仪是什么


光纤传感分析仪适用于光纤光栅温度、应变、压力、位移等多种类型的光纤光栅传感器信号解调和传感数据采集,也可用于光纤MEMS加速度传感器的高速信号解调及数据采集。光纤传感分析仪采用大功率激光光源和高速多通道并行光探测技术,与传统的ASE光源技术相比,光源输出光功率高达85%以上,光源输出功率提高了100倍以上,电源功耗则下降50%光源有效使用寿命提高10年以上,可对工程现场光纤传输线路损耗或光分路器级联损耗导致的微弱光纤光栅传感信号进行准确检测。


光纤光栅解调技术


光纤测温技术能够做到对环境温度和设备的多点在线实时监测,实现测温设备的系统化和一体化,系统通过测量设备上的实时数据和预设值进行比对,来防止因温度过高而引起的事故发生,实现了对井下设备故障的及时检测,保障了工人们的生命安全和企业的生产效率,防患于未然。光纤光栅测温技术的极大优势就是在源头处如何对于矿井设备的工作状态实时监测、数据处理与分析、故障预测与排查等问题进行了解决,为井下工作的顺利进行,提供了强有力的保障。光纤光栅温度传感器是此系统温度测量的重要部分。依靠光纤内部的温度敏感区,可以准确地监测到该点温度的发生的改变。当光线通过光纤布拉格光栅时,符合条件的光被布拉格光栅反射回接收端,接收端接收反射光进行数据处理,而其余波长的光因为不满足条件,可以几乎无损透过。


针对煤矿环境要求,数据采集需要多路数据多个参量测量,采集分析不同参数类型来分析不同井下环境,从而分析井下演变规律特征。这就要求系统需要同时布设多路多个传感器,光纤光栅传感网络必须采取关键性技术实现多路多参量大容量的智能感知。光纤光栅传感技术优于传统电测传感技术的一个显著特点就是其具有复用能力,采用FBG复用可以实现大容量、多参量监测,同时也为构建准分布式感知网络成为可能。


光纤光栅传感解调技术


光纤光栅技术相比于传统传感器更具优势,光纤温度监测系统通过光纤传输数据,快速并且传播距离长,成本也相对较低,更适用于极端环境,比如煤矿井下环境。传感器是不带电的光学无源器件,更容易实现长期有效的温度在线监测。光纤光栅温度监测系统可以通过软件对数据的存储、查找和对比。当设备温度高于设定值时,终端发出报警,从而能够及时对监测设备进行维护,避免因高温而造成瓦斯爆炸、设备故障等井下事故的发生,对矿井产业具有巨大的经济效益和社会效益。


随着光纤传感走向实际应用,传感系统的稳定性成为了传感测量领域的关键要求。例如医疗中用到光纤传感器测量较小的压力参量时,要求传感系统具有较高的精度和稳定性。光纤光栅传感器一个很突出的特性就是可以很方便地在同一根光纤的任意不同位置写入不同的光栅,或者把多个光栅级联在一起,再将它们构成传感阵列,以实现分布式、多参量的传感、监测。该特性是光纤光栅传感器所独有的,是构建大容量光纤光栅传感网络实现分布式传感测量的重要途径。近年来,由光纤光栅传感器组成的较大容量的传感网络在建筑结构健康监测、工业安全生产、环境监测、 光化学生物传感、智能材料等领域的应用受到了研究者的广泛关注等使用编码光纤光栅传感器构建了大容量分布式光纤光栅传感器网络, 并采用遗传跟踪算法提高了测量精度。提出了一种基于相同超弱光纤布拉格光栅的大规模串行时分复用光纤光栅传感网络,有效提高了复用容量和测量精度。


大容量高速光纤光栅传感解调仪



采 用波分复用和空分复用相结合的方法来构建传感光 栅阵列,传感阵列中每一条通道上采用波分复用方 式串联光纤光栅,可以串接的传感光栅的个数决定 于系统的扫描波长的范围和每一个传感光栅工作波长的范围,而不同的传感通道间则采用空分复用方 式来扩展传 感 光 栅 的 容 量。结 合 光 源、可 调 谐 F-P 滤波器、光电探测器、光开关以及光电信号转换与处理电路构建分布式、大容量的光纤光栅传感网络,对 光纤光栅在传感、测量领域的实际应用具有重要意 义

根据光纤光栅复用传感的原理,结合可调谐滤波技术,采用波分复用与空分复用相结合的方 法构建了光纤光栅的复用传感网络,并对传感网络中的电源、可调谐滤波器、光电探测器、光开关及传 感阵列的组成等进行了分析和选择,为结合ARM和FPGA构建大 容 量、高 精 度、实时性强的光纤光 栅传感解调系统提供了设计基础。在实际应用过程 中,如何更合理地设计光纤光栅传感阵列,如何安排传感网络中各级联传感光栅的位置,如何进行多类型光纤光栅的综合利用,以实现最优网络方案、最大 测量精度、最大传感容量等方

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