【正文】 ，其 Bragg nm。（a）(b) 應(yīng)變作用下的光柵反射譜及中心波長調(diào)節(jié)調(diào)諧裝置，懸臂梁自由端位移相隔 2 mm ，測(cè)試光纖光柵的反射譜中心波長值，共測(cè)試 14 個(gè)點(diǎn)，光柵的 Bragg 波長與懸臂梁自由端位移的變化關(guān)系如圖45所示，可見它們呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。 光纖布拉格光柵的調(diào)諧曲線根據(jù)光纖布拉格光柵波長移動(dòng)與懸梁臂自由端位移關(guān)系理論計(jì)算，可以得出懸梁臂自由端位移1mm，Bragg 。 nm/mm。因此，理論值和實(shí)驗(yàn)值基本符合，進(jìn)而驗(yàn)證了光纖Bragg光柵波長變化是與軸向應(yīng)變呈線性關(guān)系的。 信號(hào)解調(diào)模塊的設(shè)計(jì)與仿真本測(cè)量系統(tǒng)采用的解調(diào)方法的核心部分是鎖定放大器實(shí)現(xiàn)的相敏檢波。 鎖定放大器的仿真電路，待測(cè)信號(hào)為100HZ的正弦信號(hào)。 被測(cè)正弦信號(hào)同步檢測(cè)器的輸出直流信號(hào)與被測(cè)信號(hào)的幅度有關(guān)，也與被測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)的相位差有關(guān)。當(dāng)調(diào)整參考信號(hào)的相位差，使相位差為零時(shí)，同步檢測(cè)器的輸出信號(hào)只與被測(cè)信號(hào)的幅度有關(guān)，因而可以實(shí)現(xiàn)幅度檢測(cè)的要求。 輸出直流信號(hào) 相敏檢波參考信號(hào)和PZT驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真本課題的測(cè)試系統(tǒng)的相敏檢波參考信號(hào)和PZT驅(qū)動(dòng)信號(hào)為正弦信號(hào)。所以下面對(duì)正弦信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行仿真，采用的是文氏震蕩正弦發(fā)生器。如圖（）為正弦波發(fā)生電路。 正弦波發(fā)生電路正弦波的頻率由R、C 決定，R=R2=R3，C=C1=C2。幅度由滑動(dòng)變阻器改變。 仿真波形 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與仿真ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)就選用ADC0809來作為A/D轉(zhuǎn)換的主要芯片，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能，滿足系統(tǒng)的要求。 A/D 轉(zhuǎn)換器的仿真 本章小結(jié)本章主要進(jìn)行了光纖布拉格光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與仿真。首先，進(jìn)行了光纖布拉格光柵應(yīng)變特性的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了光纖布拉格光柵中心反射波長與應(yīng)變的線性關(guān)系。其次，對(duì)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)的鎖定放大器以及信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的解調(diào)方案的可行性，從而證明了本論文理論分析的正確性。5 結(jié)論與展望 結(jié)論本論文主要對(duì)光纖布拉格光柵的應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，并對(duì)方案的可行性進(jìn)行了詳細(xì)的論證，具體工作如下：(1) 對(duì)光纖Bragg光柵傳感器的原理進(jìn)行了分析 通過對(duì)光纖Bragg光柵應(yīng)力、溫度特性的分析，同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)說明了光纖光柵作為應(yīng)變傳感器有很好的線性輸出。并且提出采用傳感光柵和參考光柵結(jié)合的傳感頭結(jié)構(gòu)，二者分別實(shí)現(xiàn)應(yīng)變測(cè)量和溫度補(bǔ)償。經(jīng)過對(duì)參考光柵補(bǔ)償溫度誤差基本原理的詳細(xì)推導(dǎo)，證明了光纖光柵作為傳感頭用于應(yīng)變測(cè)量的優(yōu)越性。 (2) 對(duì)非平衡光纖馬赫－曾德爾干涉儀進(jìn)行了分析論文選擇了非平衡光纖馬赫－曾德爾干涉儀實(shí)現(xiàn)信號(hào)的解調(diào)。論文對(duì)其組成結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行了分析，并根據(jù)系統(tǒng)需要，對(duì)光纖馬赫－曾德爾干涉儀及壓電陶瓷調(diào)制部分進(jìn)行了主要參數(shù)的計(jì)算，從理論上論證了該解調(diào)方法可以實(shí)現(xiàn)高分辨率動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感信號(hào)的檢測(cè)。(3) 對(duì)信號(hào)處理電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析 本論文詳細(xì)分析了相位生成載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)的基本原理，提出了使用鎖定放大器實(shí)現(xiàn)相敏檢波解調(diào)光纖馬赫－曾德爾干涉儀輸出的相位信號(hào)。經(jīng)理論分析，此方法能有效抑制周圍環(huán)境干擾對(duì)干涉儀兩臂的相位差產(chǎn)生的隨機(jī)波動(dòng)，消除了檢測(cè)信號(hào)的消隱或畸變，提高了干涉儀的測(cè)量精度，此外還具有動(dòng)態(tài)范圍大、線性度好等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)光纖馬赫－曾德爾干涉儀輸出相位信號(hào)的提取。(4) 進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)和仿真進(jìn)行了光纖布拉格光柵應(yīng)變特性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了光纖光柵應(yīng)變靈敏度基本上為常數(shù)，光纖光柵作為應(yīng)變傳感器有很好的線性輸出。并對(duì)信號(hào)解調(diào)部分的鎖定放大器、相敏檢波參考信號(hào)和PZT驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器以及A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)與軟件仿真，取得了一定的成果。 展望本文對(duì)光纖Bragg 光柵應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和仿真，取得了一定的成果。希望以后能繼續(xù)研究做出這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，能對(duì)應(yīng)變進(jìn)行真正的測(cè)量，并且實(shí)現(xiàn)分布測(cè)量。這樣就能給我國建筑物監(jiān)測(cè)技術(shù)做出貢獻(xiàn)。當(dāng)前，我國對(duì)光纖傳感器的需求量很大，市場前景十分誘人。國家2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃和“十五”計(jì)劃己將光纖傳感器列為重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一，隨著我國加入世界貿(mào)易組織，市場需求和發(fā)展空間的潛力非常巨大，其中光纖傳感器將占有相當(dāng)大的比例，這預(yù)示我國在光纖傳感器領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)一場激烈的競爭和挑戰(zhàn)。在不久的將來，我國光纖傳感器領(lǐng)域必將呈現(xiàn)前所未有的燦爛和輝煌。參考文獻(xiàn)[1] 光纖光柵與光纖傳感技術(shù)[J].光學(xué)技術(shù),1998,7(4):7074[2] , , , et al. 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