光纖漸逝波溫度傳感器光電檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的各類傳感器相比，光纖傳感器具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕，便于實(shí)現(xiàn)多路技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，耗電少等。光纖漸逝波傳感技術(shù)又是近年來光纖傳感的研究熱點(diǎn)，基于該原理對被測量能實(shí)現(xiàn)高靈敏度的傳感檢測，使其已經(jīng)成為未來傳感技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢之一。本文就是在光纖漸逝波溫度傳感器的基礎(chǔ)上，介紹了利用熔融拉錐光纖耦合器作為傳感頭的傳感原理，針對其高靈敏度的傳感特點(diǎn)，提出利用鎖相檢測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)光電溫度傳感的檢測。

2、 一般的線性放大器可以將微弱的電信號放大，但若我們所要的信號中伴隨著噪聲信號，則兩者都會(huì)一起放大。尤其當(dāng)噪聲強(qiáng)度遠(yuǎn)大于所要的信號時(shí)，就必須借助特殊的放大器來同時(shí)放大信號并濾去噪聲。由于漸逝波光纖溫度傳感檢測到的溫度信號屬于微弱的光電信號，其幅值微弱，很容易被檢測系統(tǒng)的噪聲所埋沒，傳統(tǒng)的檢測方法無法濾除這些噪聲，這樣的檢測方式會(huì)使高靈敏度的光纖漸逝波溫度傳感失去意義。 鎖相檢測電路就是特別適合于微弱信號檢測的一種有效檢測電

3、路。本文介紹的光纖漸逝波溫度傳感器的光電檢測系統(tǒng)正是采用了鎖相檢測的技術(shù)。整個(gè)檢測電路分為光電轉(zhuǎn)換、前置放大、窄帶濾波、PLL鎖相環(huán)路、同步解調(diào)、采樣和信號處理六大部分。本文分析了在光電轉(zhuǎn)換和前置放大環(huán)節(jié)產(chǎn)生的噪聲，同時(shí)介紹了利用窄帶濾波、PLL鎖相環(huán)路和同步解調(diào)電路實(shí)現(xiàn)去噪的原理，并詳細(xì)說明了如何利用增強(qiáng)型單片機(jī)C8051F005實(shí)現(xiàn)信號采樣、處理的過程。每一部分的電路都在硬件構(gòu)成和工作原理上做了詳細(xì)闡述。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了光纖漸逝波

4、溫度傳感的檢測實(shí)驗(yàn)。 針對光纖漸逝波溫度傳感器，本文將PLL鎖相檢測的性能和直流檢測做了詳細(xì)的比較和分析。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，發(fā)現(xiàn)采用PLL鎖相檢測的方法得到的測量結(jié)果的穩(wěn)定性比采用直流檢測法提高了4倍，檢測的穩(wěn)定性達(dá)到了0.05℃。同時(shí)也與數(shù)字鎖相放大器的檢測結(jié)果做了比較，得到了兩者采樣電壓穩(wěn)定性是一致的結(jié)論，兩者檢測電壓的波動(dòng)范圍都在0.001V左右。這都說明PLL鎖相檢測電路具有很高的穩(wěn)定性。并且，也就其靈敏性、重復(fù)性等性