基于LabVIEW的光纤光栅传感的动态解调

【前言】基于LabVIEW的光纤光栅传感的动态解调由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。光纤光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）传感器广泛用于应变和温度等参量的测量[1]。当外界参量作用于光纤光栅时，其谐振波长会产生漂移，外界参量的变化和光栅的谐振波长变化有一定的对应关系。光纤光栅传感系统的解调就是检测光栅反射信号波长的变化，与光源的偏振态...

摘要：

设计了一种基于labview和可调谐光滤波器的光纤光栅传感动态解调系统。用LabVIEW编写虚拟仪器（VI）程序，通过硬件接口由计算机控制可调谐光滤波器，使其在固定波长范围内扫描；采集电路对光电转换后的信号进行采集并送到计算机中分析处理，得到传感信号的反射波长以获得应变量。最后把传感解调系统的测试结果和光谱仪的测试结果进行比较，两者基本一致，说明了解调系统的设计是正确的。

关键词：

光纤光栅；传感；解调；可调谐滤波器；LabVIEW

0引言

光纤光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）传感器广泛用于应变和温度等参量的测量[1]。当外界参量作用于光纤光栅时，其谐振波长会产生漂移，外界参量的变化和光栅的谐振波长变化有一定的对应关系。光纤光栅传感系统的解调就是检测光栅反射信号波长的变化，与光源的偏振态、相位和强度无关，对外界参量的测量精度主要由波长解调系统的精度决定[2-10]。采用光谱仪虽然能够直接观测光纤光栅波长的变化，但此类仪器一般价格昂贵，很难用于工程实际。对于分布式光纤光栅传感阵列系统，通常要求解调系统具有很高的解调速度和精度，并可长期稳定工作。

本文设计了一种基于可调光谐滤波器的动态传感解调系统，通过LabVIEW编写虚拟仪器（Virtual Instrument，VI）程序，采用计算机通过硬件接口控制光可调谐滤波器，使其在固定波长范围内扫描，由采集电路对光电转换后的信号进行采集并送到计算机分析处理，得到传感信号的反射波长，获得应变量[11-14]。最后把传感解调系统的实验结果和光谱仪测得的结果进行比较，以评定解调系统的性能。

4结语

根据光纤光栅传感光信号的特点，设计了解调系统中的光电检测电路和信号采集电路，利用LabVIEW编写VI程序，通过硬件接口用计算机控制可调谐光滤波器，使其在固定波长范围内扫描，采集电路对光电转换后的信号进行采集后送到计算机中分析处理，得到信号的反射波长，最终获得应变量。测试结果表明，解调系统的测量结果与光谱仪的测量结果几乎一致，说明动态解调系统的设计是正确的。

参考文献：

[1]

MAJUMDER M，GANGOPADHYAY T K，CHAKRABORTY A K，et al.Fiber Bragg grating in structural health monitoring - present status and application[J].Sensors and Actuators A：Physical，2008，147（1）：150-164.

[2]

NUNES L C S，VALENTE L C G，BRAGA A M B.Analysis of a demodulation system for fiber Bragg grating sensors using two fixed filters[J].Optics and Lasers in Engineering，2004，42（5）：529-542.

[3]

CRUNELLE C，WUILPART M，CAUCHETEUR C，et al.Original interrogation system for quasidistributed FBGbased temperature sensor with fast demodulation technique[J].Sensors and Actuators A：Physical，2009，150（1）：192-198.

[4]

王敏，乔学光，贾振安，等.光纤布拉格光栅传感系统信号解调技术研究[J].激光与光电子学进展，2004，41（12）：54-58.

[5]

张卫华，童峥嵘，苗银萍，等.基于倾斜光纤光栅的传感解调技术[J].纳米技术与精密工程，2008，6（4）：284-287.

[6]

乔学光，冯宏飞，贾振安，等.光纤光栅传感信号解调硬件电路的研究[J].光电子・激光，2009，20（11）：1426-1429.

[7]

詹亚歌， 裴金成， 杨熙春， 等.双光栅匹配解调系统线性解调模型的研究[J].仪器仪表学报，2008， 29（12）：2612-2616.

[8]

王云新， 刘铁根， 江俊峰.便携式光纤Bragg光栅波长解调仪的研制[J].仪器仪表学报，2007， 28（6）：1104-1107.

[9]

LI E B，PENG G D，YAO J Q.Lowcost highresolution wavelength demodulator for multichannel dynamic FBG sensing[J].Chinese Journal of Scientific Instrument， 2007， 28（1）：1-5.

[10]

ZHU P Y， DHILLON B S， LI X J， et al. Reliability analysis of an interrogation instrument for optical fiber Bragg grating sensing[J].Chinese Journal of Scientific Instrument， 2008， 29（4）：673-678.经查是英文文献

[11]

陈明星，朱灵，张龙，等.基于LabVIEW的光纤傅里叶变换光谱仪数据处理技术[J].仪器仪表学报，2010， 31（3）：488-492.

[12]

邝业成， 余有龙， 胡亮， 等.基于LabVIEW的光纤光栅传感干涉解调系统仿真设计[J].仪表技术与传感器，2008（4）： 19-20.

[13]

沈小燕， 林玉池， 付鲁华， 等.LabVIEW实现光纤光栅传感解调[J].传感技术学报，2008， 21（1）： 61-65.

[14]

朱小平， 吴晓冬， 陈军.基于DWDM和LabVIEW的新型光纤光栅传感技术[J].光学仪器，2004， 26（5）： 21-25.