研究目的
开发一种低损耗、宽带宽的基于FRVIA的JAWS滤波器,用于FBG传感器的快速检测,并展示其在铁管中应变波检测中的应用。
研究成果
基于FRVIA的JAWS滤波器成功为FBG传感器提供了一种低损耗、高速的询问系统,其占空比为80%,损耗低于10分贝。它克服了传统方法的局限性,在成本、简便性和动态范围方面具有优势。未来的应用可能包括在高速动态传感中的广泛使用。
研究不足
FRVIA的光谱分辨率较VIPA差,在某些条件下系统可能存在带宽利用率和灵敏度的限制。优化措施可能包括提高线性度并进一步降低损耗。
1:实验设计与方法选择:
本实验基于FRVIA设计并构建了一个JAWS滤波器,作为边缘滤波器用于FBG传感器的检测。系统采用无源光学元件,旨在实现高速、低损耗的检测。
2:样品选择与数据来源:
使用中心波长分别为1551.3 nm、1555.3 nm和1558.2 nm的三个FBG传感器,固定在空心铁管上。通过敲击管道产生应变波。
3:3 nm、3 nm和2 nm的三个FBG传感器,固定在空心铁管上。通过敲击管道产生应变波。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括宽带脉冲光源(BBS)、光谱分析仪(OSA,YOKOGAVA AQ6375)、平衡光电探测器(PD)、数据采集系统(DAQ)、现场可编程门阵列(FPGA)、掺铒光纤放大器(EDFA)、光环形器、耦合器以及基于FRVIA的JAWS滤波器。材料包括铁管和FBG阵列。
4:5)、平衡光电探测器(PD)、数据采集系统(DAQ)、现场可编程门阵列(FPGA)、掺铒光纤放大器(EDFA)、光环形器、耦合器以及基于FRVIA的JAWS滤波器。材料包括铁管和FBG阵列。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:来自BBS的光经过调制后由EDFA放大,通过光环形器传输至FBG传感器,反射后经耦合器分束,通过JAWS滤波器滤波,由平衡PD检测,并由DAQ和FPGA处理。通过关联FBG响应之间的时间延迟来测量应变波。
5:数据分析方法:
使用相关计算分析数据以确定时间延迟和传播速度。分辨率基于电压变化和波长偏移计算。
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optical spectrum analyzer
AQ6375
YOKOGAVA
Used to measure the spectrum of light sources and FBG reflections with high resolution.
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balanced photodetector
Used to detect optical signals and cancel noise and power fluctuations.
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data acquisition system
Used to sample and process electrical signals from the photodetector.
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field programmable gate array
FPGA
Used for data processing in the interrogation system.
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erbium-doped fiber amplifier
EDFA
Used to amplify the optical signals in the system.
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optical circulator
Used to direct light to and from the FBG sensors.
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coupler
50:50-coupler
Used to split the optical signal for balanced detection.
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broadband pulsed light source
BBS
Used as the excitation source for the interrogation system.
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