匹配光栅驱动及波长重建算法研究.pdf

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1、学校代码10406分类号TP212密级学号080080402005题目匹配光栅驱动及波长重建算法研究作者胡文霞学科、专业测试计量技术及仪器指导教师万生鹏副教授申请学位日期2011年5月学校代码：10406分类号：TP212学号：080080402005南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）匹配光栅驱动及波长重建算法研究硕士研究生：胡文霞导师：万生鹏副教授申请学位级别：硕士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchonMatchingGratingDriverandWaveleng

2、thReconstructionAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterOnMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsbyWenxiaHuUndertheSupervisorofProf.ShengpengWanSchoolofMeasuringandOpticalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaMay,2011南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航

3、空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。签名：日期：南昌航空大学硕士学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部

4、或部分内容。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：导师签名：日期：摘要光纤Bragg光栅（FiberBraggGrating，FBG）自问世以来就以其自身的抗电磁干扰、灵敏度高、抗腐蚀等优点而受到广泛的关注，并且它的波长编码特性以及对温度和应变的线性响应都使得光纤Bragg光栅在传感领域有着得天独厚的优势。但是就目前应用而言，如何提高光纤Bragg光栅传感器的解调精度是一个研究的热点以及难点。本论文回顾了光纤光栅自问世以来的发展过程，并对各种光纤

5、Bragg光栅传感的解调方法进行了总结，分析了其各自的优缺点。基于实验室的条件以及方法的实用可行性，本论文采用了基于匹配法的光纤光栅传感解调方法。确定解调方案之后，本文还分析了实验系统中噪声的存在机制，并且将数字信号处理方法——小波分析与光纤Bragg光栅传感结合起来，对传感信号进行信号处理，即波长重建，可有效提高系统的解调精度。本论文的主要的研究内容为：首先，分析了光纤光栅的分类以及光纤光栅传感器的国内外发展现状；其次介绍了基于匹配法的光纤光栅传感解调方法，并分析了实验中所需的实验装置的选取；再次针对实验中可能出现的噪声建立了噪声模型，并利用了基于小波分析的

6、方法实现波长信号的重建，提出了采用VC++和MATLAB混合编程的方式实现小波消噪；最后搭建实验，系统利用DSP的AD以及串口通信完成系统下位机与上位机的数据传送，完成对整个系统的光路、硬件和软件调试，并得出可靠的实验结果，完成对实验结果的处理，并对实验结果中产生的误差进行了误差分析。实验证明，经过小波消噪之后的光谱平滑，波长检测的精度比之前提高一个数量级。关键词：光纤光栅传感，匹配法，波长重建，小波分析IAbstractAsaresultofthecharacteristicofanti-electromagneticinterference,highsen

7、sitivity,anti-corrosionandotheradvantages,FiberBraggGrating(FBG)isbeingoneofthecurrenthottestresearchesintheopticalfibergratingsensortechniquefieldafterbeinginvented.AndFBGhasauniqueadvantagewithitscharacteristicofwavelengthencodingandlinearstrainandtemperatureresponse.However,howto

8、improvethedemodulat