雙邊緣解調(diào)技術(shù)在光纖光柵壓力傳感器中的理論及實踐分析

摘 要：隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，我國的光纖光柵傳感技術(shù)得到了前所未有的提升，其對于溫度、應(yīng)力等物理量的測量技術(shù)已經(jīng)達到了一個成熟的階段，在各行各業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用。文章將著重對雙邊緣解調(diào)技術(shù)在光纖光柵壓力傳感器中的應(yīng)用原理進行深入分析，并在此基礎(chǔ)上探究了其具體實踐，為相關(guān)行業(yè)提供一個參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：雙邊緣解調(diào)技術(shù)；光纖光柵壓力傳感器；理論分析；實踐研究

近年來，我國的科學技術(shù)水平得到了極大地提升，這也在一定程度上為光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展提供了必要的技術(shù)支撐。作為光纖光柵傳感技術(shù)中極為重要的組成部分，壓力參數(shù)設(shè)定在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛地應(yīng)用[1]。對雙邊緣解調(diào)技術(shù)在光纖光柵壓力傳感器中應(yīng)用原理以及具體實踐的探究有著重要的實踐意義與應(yīng)用價值。

1 光纖光柵雙邊緣解調(diào)技術(shù)原理

對光纖光柵雙邊緣解調(diào)技術(shù)的研究需立足于單邊緣解調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。近年來，邊緣解調(diào)技術(shù)引起了社會各界的廣泛重視與支持，科學界關(guān)于單邊緣解調(diào)技術(shù)的研究更多傾向于長周期光纖光柵透射譜，在其周圍兩側(cè)分別包含一段線性范圍，與波長形成了一種類似線性關(guān)系。根據(jù)這一原理，可以通過光纖光柵對傳感光柵波長變化情況進行相應(yīng)的推測。一般情況下，在傳感光纖光柵FBG的作用下，LED寬帶光源能夠形成一種窄帶光譜，再通過長周期光纖光柵的作用，進入光電探測器，進而得到光強，其計算公式為而將光纖光柵反射光譜通過兩個特性不同的單邊緣解調(diào)系統(tǒng)，那么便可以成為雙邊緣解調(diào)，該系統(tǒng)原理與單邊緣解調(diào)技術(shù)有所不同。雙邊緣解調(diào)系統(tǒng)的每側(cè)邊緣均有相應(yīng)的同一波長的不同信號輸出，且兩個單邊緣解調(diào)系統(tǒng)的光信號比值可以通過M=計算得出，雙邊緣檢測靈敏度計算公式

另外，雙邊緣解調(diào)系統(tǒng)包含了兩個不同側(cè)邊緣，其斜率符合是相反的，可以得出？茲？姿=|？茲1？姿|+|？茲2？姿|。可以發(fā)現(xiàn)與單邊緣解調(diào)系統(tǒng)相比，雙邊緣解調(diào)系統(tǒng)的靈敏度更高，幾乎為單邊緣解調(diào)系統(tǒng)的2倍。在相同的波長動態(tài)范圍內(nèi)，雙邊緣解調(diào)系統(tǒng)擁有更高的測試靈敏度。

2 雙邊緣解調(diào)技術(shù)在光纖光柵壓力傳感器中的實驗分析

2.1 實驗裝置

雙邊緣解調(diào)系統(tǒng)將PCOM作為基本器件，該器件在拉曼放大系統(tǒng)以及EDFA系統(tǒng)中有著廣泛地應(yīng)用，其作為熔融拉式WDM的一種，均包含了兩個輸出裝置與一個輸入裝置，其輸出裝置端口所形成的透射率曲線與波長有著密不可分的聯(lián)系，且在1540～1550范圍內(nèi)會隨著波長的變化而出現(xiàn)線性增加或減少，呈現(xiàn)出良好的對稱性。為了將其與單邊緣解調(diào)進行區(qū)分，可建立單邊緣解調(diào)系統(tǒng)裝置，并將PCOM作為一個輸出端口[2]。光纖光柵壓力傳感器在雙邊緣解調(diào)技術(shù)中也有著明顯的體現(xiàn)，可在兩個裝置中分別加入光纖光柵彈簧管壓力傳感器，對反射光譜以及壓力進行相應(yīng)的測量，該裝置安裝于微型壓力測試臺中，在實驗過程中，可以根據(jù)實際需要對光纖光柵壓力傳感器中所顯示的壓力與波長的關(guān)系進行相應(yīng)的計算。

2.2 實驗測試分析

通過對雙邊緣解調(diào)系統(tǒng)的分析，可以得出PCOM兩個輸出端口的光譜曲線，為了便于研究，可將該曲線融合成為一個完整的合成光譜圖，如圖1所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，合成的光譜圖于1550.3位置附近含有一個清晰的交叉點，一旦FBD反射光譜波長出現(xiàn)變化，邊緣將會隨之呈現(xiàn)出變大或變小的變化，按照雙邊緣解調(diào)系統(tǒng)實驗研究裝置測試，可以得出兩個輸出端口相應(yīng)的數(shù)據(jù)，見表1，本次研究還充分采用了PF、PR輸出信號比值降低光源波動等對信號強度的干擾作用。本次實驗研究在表1數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將P設(shè)為橫坐標，可推出波長調(diào)制函數(shù)縱坐標m=PF/P0，并以此為依據(jù)畫出直線，從而計算出線性方程m=-0.0185p+0.5635m=，其擬合度值為0.997，將本次研究所得數(shù)據(jù)帶入到相應(yīng)的公式計算，可以得出在同一坐標內(nèi)0～5MPa范圍內(nèi)雙邊緣解調(diào)的靈敏度曲線。

3 結(jié)束語

單邊緣與雙邊緣解調(diào)實驗裝置均能夠得出良好的線性關(guān)系，在雙邊緣解調(diào)實驗裝置中通過對輸出信號差比值的計算，可以降低光源波動，避免光纖鏈路對信號的干擾，且在該系統(tǒng)支持下，輸出信號強度更高，能夠在一定程度上提升測量精度，具有更為緊湊的結(jié)構(gòu)。應(yīng)用效果極佳。

參考文獻

[1]羅進，江山，熊巖.基于邊緣濾波法的光纖光柵振動傳感器解調(diào)技術(shù)[J].激光技術(shù)，2013，37（4）：469-472.

[2]朱珠，梁大開，孫紅兵.基于雙長周期光纖光柵邊緣濾波的光纖布拉格光柵解調(diào)系統(tǒng)[J].中國激光，2013，29（3）：110-116.