基于PZT壓電陶瓷的光纖光柵傳感器信號解調(diào)方法有哪些

光纖光柵傳感器信號解調(diào)技術(shù)，包括直接法、濾波法、干涉法、色散法等。

光譜儀常被用來直接監(jiān)測FBG波長的漂移，但因其體積非常大，不易攜帶，價格昂貴等缺點，因此一般僅用于實驗室使用。

下面介紹幾種基于PZT壓電陶瓷的光纖光柵傳感器信號解調(diào)方法。

基于PZT的可調(diào)F－P濾波器

光波經(jīng)隔離、耦合后輸入光纖光柵，被FBG反射的光經(jīng)耦合器耦合至可調(diào)F－P濾波器。當外界物理量，如應(yīng)力、溫度等，發(fā)生變化時，F(xiàn)BG中心波長也隨之變化。經(jīng)過混頻、濾波、積分等得到誤差電壓，對于標定好的F－P腔，可根據(jù)誤差電壓得到波長變化信息，從而得到被測量。其中，PZT壓電陶瓷用于F－P腔的調(diào)節(jié)。

基于PZT的可調(diào)匹配光柵濾波器

可調(diào)匹配光柵濾波法中引入一個與傳感光柵呈匹配關(guān)系的參考光柵，兩個光柵的參數(shù)完全相同，其中參考光柵緊貼在PZT壓電陶瓷上。當應(yīng)力、溫度等被測物理量發(fā)生變化時，引起傳感光纖光柵與參考光纖光柵的反射波長失配，通過伺服系統(tǒng)輸出控制電壓驅(qū)動PZT，使傳感光纖光柵與參考光纖光柵重新匹配。這樣根據(jù)伺服系統(tǒng)輸出的電壓值即解調(diào)出波長信息，從而得到溫度、應(yīng)力等被測量的變化。

該方法的特點是結(jié)構(gòu)簡單、信噪比高，可達到較高的分辨率，單光柵測量時可達到με級。

基于PZT的干涉法

用非平衡M－Z光纖干涉儀作波長鑒別器，對發(fā)生波長漂移的光纖光柵傳感信號進行解調(diào)。光波經(jīng)FBG傳感器反射后被耦合進入非平衡M－Z干涉儀，其中一臂纏繞在受反饋控制信號驅(qū)動的PZT壓電陶瓷上，從而壓電陶瓷的微位移改變兩臂間的光程差，干涉儀輸出的信號經(jīng)探測器轉(zhuǎn)換后進入相位計，通過檢測非平衡M－Z干涉儀輸出光波相位的變化，即可解調(diào)出FBG反射波長的變化。溫度及應(yīng)變的變化都會使FBG反射波長發(fā)生漂移。

該方法非常適于動態(tài)測量。

審核編輯 黃昊宇