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《广西师范大学》 2019年
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基于OTDR和FBG的光纤振动传感系统的研究

靳天琪  
【摘要】:无论在工业中还是人们生活中,振动都是一种常见的现象,振动频率信息是描述振动的重要参数之一,对其进行测量是振动监测必不可少的环节。传统光纤光栅(FBG)振动传感器主要通过扫描波长的方式实现振动频率测量,测量时间较长,难以实现高频振动事件的测量。针对这一缺点,本文提出了一种基于OTDR和FBG的光纤振动传感方案,该方案利用边缘滤波法,由FBG实现振动频率的测量,利用OTDR功能实现光纤长度的测量,最终在一套系统中可以实现光纤长度和振动频率的同时测量。同时,为了降低信号处理模块的成本,本论文还提出利用ARM开发板作为信号处理单元,实现振动频率测量的方案。本文主要分为这几个方面:1、对光纤传感器的基本理论及分类、光纤光栅基本技术及分类以及OTDR传感技术现状作了概述,重点讨论了光纤布拉格光栅的传感原理与解调技术。2、提出了一种基于OTDR和FBG的光纤振动传感方案,该方案可以实现光纤长度和振动频率的同时测量。实验成功对850m末端,振动频率分别为1200Hz、1000Hz和800Hz的振动事件进行了测量,同时获得了光纤长度和损耗系数。3、为降低振动测量结构的成本,即时得到解调信息,本研究提出了基于边缘滤波法和ARM板的一套振动测量系统。该系统分为探测器与ARM板两个结构,探测器主要将光信号转化为电信号并进行电压放大,将放大后的电压输入到ARM板,ARM板的主要任务是采集输入的电信号进行ADC转换,将转换后的信号进行傅里叶变换,并通过寻峰处理和计算将频率显示在屏幕上。系统测试表明,该系统由于ARM板的采样频率限制可以对2kHz以下的振动事件进行频率测量。由于不需要示波器和计算机,该系统具有成本较低,并可以即时得到振动频率信息的优点。
【学位授予单位】:广西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP212

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