光纤光栅法布里—珀罗传感系统光学增敏技术研究
[Abstract]:Fiber Bragg grating Fabry-Perot (FBG-FP) sensing system plays an increasingly important role in the field of fiber optic sensing because of its simple structure and high reliability. Optical fiber accelerometers, optical fiber vector hydrophones and other optical fiber sensors can not realize high sensitivity sensors with small size from mechanical structure due to the constraints of size and mechanical resonance. In this paper, the fiber Bragg grating Fabry-Perot cavity sensing system based on matching interference is used to improve the optical path of the FBG-FP sensing system by means of multiple reflected light pulses. The performance of the FBG-FP sensing system is greatly improved. The main innovations and achievements are as follows: 1. The optimal design scheme of each parameter of FBG-FP optical sensitizing sensing system is analyzed. The sensing performance of 1-order 9 order matching interferometry is studied theoretically and experimentally. It is verified that the system has the ability to improve the sensitivity and resolution level of FBG-FP sensor system. A new technique of two-order acousto-optic chopping, amplifying and filtering is proposed, which solves the problems of optical power fading and imbalance in high multiplier sensing, and successfully breaks through the sensitizing limit of conventional FBG-FP optical sensitizing sensing system. The background noise with 20 doubling sensitivity is reduced by about 11d B.3. A new active FBG-FP sensitizing sensing technique is proposed, which can not only solve the problem of optical power fading and imbalance in high multiplier sensitivity, but also have higher system integration and lower cost. The noise performance of active FBG-FP and the output capacity of high order pulse equalization are analyzed theoretically. The active FBG-FP technology is applied to the high multiplier sensing, and the 30 multiplier sensing. 4. 4. The crosstalk problem of single-channel FBG-FP sensitized sensing system and time-division multiplexed FBG-FP sensitized sensing system is studied theoretically. The source, size and spectrum of crosstalk are studied respectively, and the system design method of suppressing crosstalk is obtained. The theory of crosstalk is verified by two-element system and three-element system, and the time-division multiplexing (TDM) strain sensing of FBG-FP with crosstalk less than -40dB is realized. Fiber accelerometer and fiber vector hydrophone for FBG-FP sensitizing sensor are developed. The sensitivity of the fiber accelerometer is increased by 18 dB and the resolution level is improved by 15 dB. The sensitivity of the sensitized fiber vector hydrophone is increased by 4 times and has good directivity.
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP212;TN253
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,本文编号:2227793
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