基于可調(diào)諧法布里—珀羅濾波器的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

1、摘要袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂

2、蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆

3、螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃

4、薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇

5、莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂

6、蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆

7、蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀

8、螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅

9、薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁

10、莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆

11、蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀

12、葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄

13、蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿

14、薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃

15、蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇

16、蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄

17、蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈

18、蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃

19、薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇

20、莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁

21、薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅

22、蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂

23、蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇

24、蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆蚄聿芃莃蚃節(jié)肆螁螞羈莂蚇螞肄膅薃蟻膆莀葿蝕袆膃蒞蠆羈莈蚄螈肀膁薀螇膃莇蒆螆袂腿蒂螆肄蒅莈螅膇羋蚆螄袆蒃薂螃罿芆蒈螂肁蒁莄袁膃芄蚃袀袃肇蕿袀肅芃薅衿膈膅蒁袈袇莁莇袇羀膄蚅袆肂荿薁羅膄膂蕆羄襖莇莃羄羆膀螞羃膈莆蚈羂芁艿薄羈羀蒄蒀薈肅芇莆薇膅蒂蚅薆裊芅薁蚅羇蒁蕆 摘要 光纖光柵(fiber bragg grating，fbg)是近幾年發(fā)展最為迅速的光纖無源器件之一。光纖光柵作為傳感元件具有其它傳感器無可比擬的優(yōu)點。f

25、bg傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成和埋覆測量，對傳感信息采用本征性波長編碼，免受電磁噪聲和光強(qiáng)波動的干擾，并且便于采用復(fù)用(波分、時分、空分)技術(shù)實現(xiàn)對多種傳感量(應(yīng)力、溫度等)的準(zhǔn)分布式多點測量，在民用、航空、船舶、電力和石油等領(lǐng)域的安全監(jiān)測方面有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，fbg傳感解調(diào)的方法和裝置包括非平衡馬赫一曾德干涉儀法、邊緣濾波器法、匹配fbg濾波器法和可調(diào)諧法布里一珀羅(fabryperot，f-p)濾波器法等。其中，可調(diào)諧f-p濾波器法通過微驅(qū)動器調(diào)諧腔長掃描傳感fbg，具有靈敏度高、調(diào)諧范圍大等優(yōu)點更適用于多點掃描。因此本文對可調(diào)諧f-p濾波器解調(diào)方法進(jìn)行了較為深入的研究。本文研究了端

26、面光吸收損耗，有限多光束干涉及反射平板不平行對f-p濾波器光學(xué)性能的影響，提出了可調(diào)諧f-p濾波器的參數(shù)范圍和設(shè)計要求。通過仿真實驗設(shè)計了基于磁場梯度力的微位移驅(qū)動器和基于電場力的微位移驅(qū)動器。分析了基于超磁致伸縮材料(giant magnetostrictive material，gmm)和基于壓電陶瓷(piezoelectric，pzt)微位移驅(qū)動技術(shù)的特點，確定了微位移驅(qū)動方案。設(shè)計了一種可調(diào)諧f-p濾波器結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對fbg傳感器的解調(diào)功能。為了消除可調(diào)諧f-p濾波器腔長隨溫度漂移的影響，降低系統(tǒng)復(fù)雜性，通過有限元方法對可調(diào)諧f-p濾波器結(jié)構(gòu)的溫度穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。首先通過

27、實驗測得可調(diào)諧f-p濾波器結(jié)構(gòu)的溫度一腔長變化曲線，與有限元分析軟件仿真得到的溫度一腔長變化曲線對比確定了有限元模型和有限元計算方法的可行性，然后建立了基于復(fù)合結(jié)構(gòu)(因瓦合金、碳鋼)的低溫度漂移有限元模型，應(yīng)用低熱膨脹系數(shù)的因瓦合金補(bǔ)償了pzt模塊的熱膨脹差異。仿真研究表明，復(fù)合結(jié)構(gòu)消除了溫度漂移現(xiàn)象。為了準(zhǔn)確測定解調(diào)系統(tǒng)輸出信號的峰值發(fā)生時間，需要濾除噪聲，恢復(fù)輸出信號，因此對信號重建算法進(jìn)行了研究。通過對系統(tǒng)輸出信號的頻譜分析，確定了噪聲的頻率范圍，設(shè)計了基于凱澤窗的數(shù)字低通濾波器。針對低i通濾波后依然存在噪聲導(dǎo)致信號失真的問題，根據(jù)fbg的反射譜特性對信號進(jìn)行了局部高斯擬合，保證了求取峰

28、值時間的準(zhǔn)確性。 分析了串聯(lián)型和并聯(lián)型的實時校正方案，選擇并完善了并聯(lián)型方案。最后設(shè)計了一種基于可調(diào)諧f-p濾波器的多點fbg解調(diào)系統(tǒng)，此系統(tǒng)根據(jù)48個參考點采用快速分段算法確定pzt驅(qū)動電壓一波長函數(shù)，使用此函數(shù)實時校正微驅(qū)動器件的非線性誤差以及可調(diào)諧f-p濾波器的結(jié)構(gòu)性誤差，從而能夠提高系統(tǒng)的測量精度。此外，設(shè)計了以現(xiàn)場可編程門陣列(field programmable gatearray，fpga)為核心的后續(xù)電路單元，將解調(diào)系統(tǒng)的控制、濾波計算和數(shù)據(jù)壓縮等電路集成在fpga芯片內(nèi)部，保證了系統(tǒng)的實時性。關(guān)鍵詞法布里一珀羅濾波器；光纖光柵傳感器；解調(diào)；數(shù)字信號處理摘要abstract f

29、iber bragg gratings are one type of developing fast passive fiber devices inrecent yearsas sensing element，they encode the sensing information in awavelength form，which are their distinguished advantages over other transducersfbg sensors have the characteristics of compact structure，easy to integrat

30、e and buryalso they are modulated by wavelength and immune to electromagnetic interference and light intensity fluctuationmulti-sensing like stress and temperature sensing are achieved by wavelength，time and space division multiplexing technologiesfbg sensors are mainly applied in the fields of civi

31、lian，aviation，ship，electric power and petroleummany demodulationtechniques and methods for fbg sensors have been reported such as the fiber unbalanced mach-zehnder interferometer，edge filters，and matched fibre gratings filters and tunable fiber fabry-perot(f-p)interferomcterdue to theadvantages of h

32、igh sensitivity,wide tunable range，the fiber f-p interferometerdemodulation uses micro-driving device to change the microcavity for scanningspectrum of the fbgs，which is more sutable for multi-point demodulatingtherefore，a fbg demodulation method based on the tunable fiber f-pinterferometer is deepl

33、y studied absorption loss in the fiber interfaces，effects of the finite multi-beam interference and the unparalleled reflection plates on the f-p interferometer performance are given herethen the parameters and design requirements of thetunable f-p interferometer are presenteda driver based on gradi

34、ent magneticfield force and a driver based on electric field force are designed by simulationexperimentsthe micro-displacement driver is designed on the base of analyzingthe features of giant magnetostrictive material(gmm)and piezoelectric(pzt)micro-displacement driversin this thesis，a tunable f-p i

35、nterferometer structure is designed to demodulate fbg sensorsaim at keeping the temperature stability of the f-p microcavity length and decreasing the system complexity,an f-p interferometer structure with low temperature drift is studied by using theansys softwarefirstly,according to the experiment

36、s，the temperature-lengthcurve of the f-p microcavity is builtthe feasibility and correctness of the finiteelement modeling simulation are verified by contrasting the experiments and simulation curvesthen a new structure of low temperature drift f-p interferometer is designed by using the composite m

37、aterials(invar alloy and carbon steel)，which compensate the thermal expansion differences of the pztmodulesimulating results show that the composite structures eliminate the temperature drifts in order to get the accurate time of the output signal peak of the demodulation system，signal reconstractin

38、g arithmetics are presented to filter the noisesby analyzing the frequency spectrum of the output signal，we get the frequency range of noises and design a low-pass digital filter using kaiser windowbecause the low-pass digital filter cant filter the noise completely,localgaussian fitting filter is d

39、esigned according to the spectral reflective characteristics of fbg. series and parallel correction methods are analyzed，and we choose and imprvove the parallel one.a multi-point fbg sensor demodulation system based on the tunable f-p interferometer is built.the pzt driving voltage-wavelength functi

40、on is built according to the 48 reference points using fast methodthis system can calibrate the nonlinear problems of the micro-displacement driver and the structural errors of tunable f-p interferometer in real-time,that is to say，the measurement precision is improved.furthermore,circuits by using

41、field programmable gate array(fpga)as core device are designed,which integrates control circuits,data compression circuits and filter circuits in one fpga chip and ensures the system work in real-timekeywordsfabry-perot interferometer,fiber bragg grating sensor,demodulation，digital signal processing

42、49目 錄摘要iabstractiii第1章 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析21.2.1 fbg傳感器發(fā)展概況21.2.2 可調(diào)諧f-p濾波器解調(diào)技術(shù)研究現(xiàn)狀41.3 本文研究內(nèi)容6第2章 可調(diào)諧f-p濾波器基本原理及參數(shù)優(yōu)選82.1 fbg傳感原理及特性82.1.1 fbg傳感原理82.1.2 fbg應(yīng)變傳感特性92.2 基于可調(diào)諧f-p濾波器的fbg解調(diào)原理及分析92.2.1 解調(diào)原理92.2.2 可調(diào)諧f-p濾波器光學(xué)性能基本要求132.3 f-p濾波器重要參數(shù)132.4 可調(diào)諧f-p濾波器光學(xué)參數(shù)確定182.5 本章小結(jié)19第3章 可調(diào)諧f-p濾波器結(jié)

43、構(gòu)研究213.1 微位移驅(qū)動器213.1.1 pzt微位移驅(qū)動器213.1.2 gmm微位移驅(qū)動器223.1.3 基于磁場梯度力的微位移驅(qū)動器233.1.4 基于電場力的微位移驅(qū)動器253.1.5 微位移驅(qū)動器的方案選擇273.2 可調(diào)諧f-p濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計283.2.1 可調(diào)諧f-p濾波器結(jié)構(gòu)加工及安裝方法293.2.2 結(jié)構(gòu)諧振頻率293.2.3 測量結(jié)果與分析313.3 可調(diào)諧f-p濾波器的低溫漂結(jié)構(gòu)仿真設(shè)計313.3.1 可調(diào)諧f-p濾波器溫度穩(wěn)定性實驗323.3.2 有限元建模仿真333.3.3 可調(diào)諧f-p濾波器低溫漂結(jié)構(gòu)設(shè)計363.4 本章小結(jié)38第4章 解調(diào)系統(tǒng)的實時動態(tài)校正技

44、術(shù)研究394.1 實時動態(tài)校正系統(tǒng)研究與設(shè)計394.1.1 串聯(lián)型實時動態(tài)校正系統(tǒng)394.1.2 并聯(lián)型實時動態(tài)校正系統(tǒng)404.1.3 實時動態(tài)校正方案選擇與改進(jìn)414.2 本章小結(jié)43結(jié)論44參考文獻(xiàn)45致謝47附錄48第1章 緒論 第1章 緒論1.1 課題研究的目的和意義 近三十年來光纖傳感器得到了長足的發(fā)展，通常測量溫度、應(yīng)變和壓力信號。此外光纖傳感器還能測量電流、電壓、化學(xué)量、振動量(加速度)1、位移量和生物信息等。在各種光纖傳感器中，光纖光柵(fiber bragg grating，fbg)傳感器是近年來的研究熱點，fbg傳感器的出現(xiàn)，使許多復(fù)雜的全光通信和傳感網(wǎng)絡(luò)成為可能，極大地拓

45、寬了光纖技術(shù)的應(yīng)用范圍。基于fbg的傳感器，其傳感過程是通過外界參量(應(yīng)變、溫度等)對fbg中心波長的調(diào)制來實現(xiàn)的，屬于波長調(diào)制型光纖傳感器。fbg傳感器除了具備光纖傳感器的各種優(yōu)點外，還有以下的獨特優(yōu)點：(1)fbg的波長調(diào)制特性排除了各種光強(qiáng)起伏引起的干擾，因而基于fbg的傳感系統(tǒng)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性；(2)fbg的白參考特性使得它可用于對外界參量的絕對測量；(3)多個fbg傳感器可寫入同一根光纖中，便于構(gòu)成各種形式的光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。fbg走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)是fbg波長解調(diào)技術(shù)。由fbg構(gòu)成的傳感系統(tǒng)，傳感量主要是以波長的微小漂移作為調(diào)制信號，所以傳感系統(tǒng)中應(yīng)有精密的波長或者波長變化

46、的檢測裝置。對于fbg的理論分析與實驗研、究表明，fbg的溫度和應(yīng)變靈敏度很小。例如，在fbg反射中心波長為1500nm時，典型的溫度靈敏度為1lpm/2。為了達(dá)到1的測量精度，對于中心波長的測量精度應(yīng)優(yōu)于10pm的量級?？梢姴ㄩL解調(diào)器的測量精度直接限制了整個系統(tǒng)的檢測精度，這也是波長解調(diào)技術(shù)被視為fbg傳感關(guān)鍵技術(shù)的原因。根據(jù)fbg信息波長編碼、全光纖設(shè)計等特點，針對不同的測試對象，人們提出了各種解調(diào)方法。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和檢測手段考慮，可以歸納為3種：窄帶激光掃描；寬帶光源配合窄帶濾波掃描；參量轉(zhuǎn)化解調(diào)。以傳感信號的時間響應(yīng)角度可分為動態(tài)、靜態(tài)(準(zhǔn)靜態(tài))和靜態(tài)與動態(tài)結(jié)合三類3。以待測傳感fbg所

47、處的激勵狀態(tài)可分為，無源解調(diào)和有源解調(diào)。以解調(diào)系統(tǒng)的機(jī)理可分為濾波法和干涉法。常用的濾波法有匹配fbg法、可調(diào)諧法布里一珀羅(fabry-perot，f-p)濾波器法和邊緣濾波法等。無論采用哪種解調(diào)方法都應(yīng)該使fbg解調(diào)系統(tǒng)具有更高的分辨力、更高的測量準(zhǔn)確度和更強(qiáng)的實用性。這三點要求也是解調(diào)系統(tǒng)能否得到推廣的關(guān)鍵。目前fbg傳感器在各個領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，研究出一種成本不高、性能穩(wěn)定的fbg解調(diào)系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 1.2.1 fbg傳感器發(fā)展概況 1978年，加拿大的kohill等人在實驗中觀察到氖離子激光在光纖中相向傳輸并形成駐波，形成折射率周期分布的

48、光柵，稱為“hill光柵”。這種光柵在光纖中起到布喇格反射器的作用，它可以將滿足布喇格條件的前向傳輸光變作反向傳輸光4，其反射率在長時間光照達(dá)到飽和時可達(dá)到100，帶寬很窄的反射光波長與光柵柵格常數(shù)和折射率有關(guān)。光照除去后，光柵還存在。1989年，美國的meltz等發(fā)明了紫外側(cè)寫入技術(shù)，他們利用兩束干涉的紫外光從光纖的側(cè)面寫入了光柵。這項技術(shù)不僅大大提高了光柵的寫入效率，而且可以通過改變兩束相干光的夾角達(dá)到控制布喇格波長的目的。紫外側(cè)寫入技術(shù)問世后世界各國對fbg及其應(yīng)用研究迅速發(fā)展起來，fbg的制作及光纖光敏化技術(shù)不斷發(fā)展。1993年，kohill等提出了位相掩模寫入技術(shù)，利用紫外激光經(jīng)過位

49、相掩模衍射后的士l級衍射光形成的干涉條紋對光纖曝光寫入fbg5。此技術(shù)的提出極大地放寬了對寫入光源相干性的要求，使得fbg的制作更加容易，并使得fbg的批量生產(chǎn)成為可能。同年，pjlemaire等提出了一種提高光纖敏感性的簡單有效方法，即低溫高壓載氫技術(shù)。他們將光纖浸入20750個大氣壓、2075的氫氣中使得氫分子充分?jǐn)U散進(jìn)入光纖纖芯內(nèi)部。然后再用紫外光寫入fbg，這樣可以使光纖敏感性提高近兩個數(shù)量級。載氫技術(shù)極大地降低了fbg的制作成本，人們可以不使用價格昂貴的高濃度摻鍺光纖，在普通通信光纖上就可以很容易地制出高反射率的fbg。由于fbg中心波長受外界應(yīng)力和溫度的影響，因此fbg傳感器的測量

50、領(lǐng)域以溫度和應(yīng)力為主，或?qū)⒈粶y物理量轉(zhuǎn)化為溫度或應(yīng)力再通過fbg傳感器進(jìn)行測量。美國布朗大學(xué)的mendez等首先提出了把光纖傳感器用于混凝土結(jié)構(gòu)的健康檢測。在此之后，各個國家的研究人員也對fbg系統(tǒng)在土木工程中的應(yīng)用做了大量的研究工作。1997年，在美國俄亥俄州的巴特勒縣建造了一座全復(fù)合材料的橋梁6，埋入了fbg應(yīng)變傳感器，通過互聯(lián)網(wǎng)有規(guī)律地監(jiān)視橋梁的荷載響應(yīng)和跟蹤連接繩索的長期性能。1999年，在美國新墨西哥lascrucesl0號州際高速公路的鋼結(jié)構(gòu)橋梁上，安裝了多達(dá)120個fbg傳感器，創(chuàng)下當(dāng)時在橋梁上使用fbg傳感器最多的記錄。2002年，瑞士的研究人員7將fbg傳感器埋入混凝土，對混

51、凝土斷裂延伸帶的寬度進(jìn)行了測量。2002年，fg tomasel等把fbg用于鋼纜的健康檢測，并進(jìn)行了實驗研究，實現(xiàn)了20個點的分布式應(yīng)變傳感。德國西門子公司把fbg溫度傳感器安裝在空冷發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組上，同時還安裝了3個電流傳感器，大大節(jié)省了空間，降低了發(fā)電機(jī)成本。置于細(xì)鋼管中的fbg傳感器可用作海上鉆探平臺的管道或管子溫度及延展測量的光纜。采用fbg傳感系統(tǒng)可以對長距離油氣管道實行分布式實時的在線監(jiān)測。vvspirin等設(shè)計了一種用于漏油監(jiān)測的fbg傳感器。他們將fbg封裝在聚合物丁基合成橡膠中，這種聚合物具有良好的遇油膨脹特性，當(dāng)管道或儲油罐漏油后，傳感器被石油浸泡，聚合物膨脹拉伸fbg

52、，使fbg中心波長漂移，通過監(jiān)測這個漂移達(dá)到報警目的。2002年，yoshiyuki kaji，yoshinori matsui等8把fbg壓力傳感器置于高放射性環(huán)境中測量應(yīng)力，得到了應(yīng)力和溫度的關(guān)系曲線。實驗證明由于在反應(yīng)堆內(nèi)部和外部fbg的溫度特性相同，用一根fbg測量反應(yīng)堆內(nèi)部殘余應(yīng)力的方法是可行的。ho等利用fbg設(shè)計了一種測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對壓力、應(yīng)變、溫度等靜態(tài)、動態(tài)物理量實現(xiàn)同時測量，可以用來研究非靜態(tài)流體場中熱量的傳輸問題，也可以與波分復(fù)用等技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用在民用、航空結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和復(fù)合材料檢測等領(lǐng)域。2003年，余有龍等9把2根fbg粘貼在均質(zhì)、等厚、等腰三角形懸臂梁上下表面

53、作為環(huán)形腔光纖激光器端鏡，當(dāng)機(jī)械振動激勵自由端時，通過觀測激光輸出脈沖，對施加于自由端的機(jī)械振動頻率進(jìn)行了實時監(jiān)測。2004年，yoji okabe等10提出了一種用啁啾fbg檢測復(fù)合結(jié)構(gòu)cfrp中微裂縫的新方法。他們在兩個0°層之間夾一個90°層，并在90°層和上面的0°層之間粘貼啁啾光柵。材料中產(chǎn)生的裂縫(在柵區(qū)內(nèi))將釋放殘余應(yīng)力，改變光柵的柵格周期和有效折射率，從而在反射譜相應(yīng)的位置出現(xiàn)凹陷。裂縫和凹陷是一一對應(yīng)的，因此，檢測反射譜凹陷的波長就可以確定裂縫所在的位置。guan bai-ou等11設(shè)計了一種基于fbg的傾角傳感器，不僅可以測量傾斜角度

54、的大小，還可以確定傾斜的方向。該傳感器由4根fbg和1個鐘擺組成，通過測量相對的2個fbg中心波長的差，有效地消除了溫度對測量結(jié)果的影響。增加鐘擺的質(zhì)量或優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的其他參數(shù)可以提高測量精度和分辨力。該方法原理簡單、操作方便、精度高，但使用fbg數(shù)目較多。loyu-lung等提出了一種測量扭矩的fbg傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高雙折射光纖傳感探頭，白光光源發(fā)出的光經(jīng)3db耦合器入射到高雙折射fbg，反射的2個波長的光再經(jīng)3db耦合器、偏振控制器進(jìn)入扭轉(zhuǎn)的高雙折射fbg探頭，再經(jīng)偏振片送到光譜儀分析。由于輸出2個波長的光強(qiáng)的比值與高雙折射光纖探頭的扭矩是一一對應(yīng)的，因此求得這個比值就能得到所測扭矩的

55、大小，高雙折射光纖對溫度敏感，系統(tǒng)受環(huán)境溫度影響較大。姜德生等12采用機(jī)械限位原理，設(shè)計和組裝了一種有保護(hù)裝置的fbg漏油傳感器。該傳感器在檢測過程中，通過限制敏感材料的膨脹長度能有效防止fbg因承受較大應(yīng)力而斷裂。董興法等提出了一種適用于建筑結(jié)構(gòu)傳感的fbg傳感器，用細(xì)的不銹鋼管匹配疊套方式保護(hù)fbg，此傳感器對應(yīng)力和溫度響應(yīng)具有良好的線性關(guān)系，分段封裝fbg使之具有雙反射峰，通過測量兩反射峰的漂移能夠消除溫度交擾效應(yīng)。對于基于fbg的電流傳感器很多科研機(jī)構(gòu)也進(jìn)行了研究。2006年熊燕玲等13建立了fbg作為傳感頭的交流電流傳感系統(tǒng)，用50hz交流信號對系統(tǒng)進(jìn)行實驗驗證，結(jié)果表明該系統(tǒng)能較好

56、地檢測出被測信號的幅值、頻率和相位，應(yīng)用高階方程組擬合具有磁滯線特性的系統(tǒng)傳遞函數(shù)，可實時準(zhǔn)確地重建被測電流波形。1.2.2 可調(diào)諧f-p濾波器解調(diào)技術(shù)研究現(xiàn)狀可調(diào)諧f-p濾波器法是一種光學(xué)濾波解調(diào)方法?？烧{(diào)諧f-p濾波器法通過微驅(qū)動器調(diào)諧入射角度或腔長掃描傳感fbg，可調(diào)諧f-p濾波器具有良好的濾波特性，其透射峰帶寬可低于0.2nm，甚至0.05nm。其靈敏度高、調(diào)諧范圍大，能夠滿足對多點fbg進(jìn)行解調(diào)的要求。因此在各種濾波解調(diào)方案中得到了廣泛的應(yīng)用。2000年余有龍等14提出利用可調(diào)諧f-p濾波器對4個fbg組成的傳感器陣列進(jìn)行波長掃描，借助示波器和pd對濾波光束的時序分布進(jìn)行觀察，實現(xiàn)地

57、址查詢。比較波長漂移前后傳感陣列的反射譜，可用于解調(diào)。選用了反射率相差懸殊的fbg作傳感器件，增加了測量范圍。但是僅對此方法進(jìn)行了實驗驗證，沒有解調(diào)精度的相關(guān)報道。2005年邸志剛等15使用步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)射入f-p標(biāo)準(zhǔn)具光束的入射角調(diào)節(jié)透過f-p標(biāo)準(zhǔn)具的光波波長，由聚焦在線陣ccd上透射光的位置即可得到fbg的中心波長。經(jīng)過實驗證明，其測量精度達(dá)到0.1nm。此方法由于沒有采用工藝復(fù)雜的光纖f-p濾波器，且不需要調(diào)節(jié)f-p濾波器腔長，因此實現(xiàn)簡單，但是測量精度不高。為了進(jìn)一步提高fbg解調(diào)系統(tǒng)的性能，2005年李營等16提出和研究了一種新穎的基于可調(diào)諧fp濾波器的fbg解調(diào)技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了解調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)使用一個固定波長的參考fbg作為波長參考元件，通過對傳感fbg和參考fbg的波長測量與差值運算，消除了可調(diào)諧f-p濾波器腔長漂移、pzt非線性對測量精度17的影響，提高了fbg波長的測量精度。在測量范圍內(nèi)，最大非線性偏差為0.5。同年陳長勇等也提出了相似的校正方法，采用該方法能夠提高測量精度，但是由于僅采用一個參考fbg，參考點過少從而影響了實時校正效果。采用可調(diào)諧f-p濾波器的解調(diào)方案存在以下問題。(1)一般的f-p濾波器插入損耗比較大，尤其是精