基于OTDR和FBG的光纤振动传感系统的研究
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。
光纤振动传感系统;光纤光栅;光时域反射仪
广西师范大学
硕士
系统分析与集成
胡君辉
2019
中文
TP212
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）