FBG傳感器微弱信號預(yù)處理

3 實驗及數(shù)據(jù)分析
試驗中，光源采用深圳朗光科技的C波段(1 525～1 565 nm)寬帶光源(ASE—C型)，輸出光功率為13 dBm，光譜密度≥-4 dBm／nm(1528～1560 nm)，約為0．4 mW／nm；FBG傳感器(CB—FBG—GFRP—W01型)采用表面式應(yīng)變傳感器，反射光譜帶寬為0．2 nm，反射率≥90％，則反射光功率為
0．4 mW／nm×0．2 nm×0．9=0．072 nW=72 nW (5)
而PIN管的光譜響應(yīng)度0．8 A／W，則光電流為
72 nW×0．84 A／W=54．6 nA (6)
由此可見待檢測的光功率和光電流均較小，分別為nW級和nA級。則該檢測電路的理論輸出為
VTO=57．6 nA×100 kΩ x2．575×(277．78+1)≈4．43 V (7)
通過Tektronix示波器對本光電檢測電路進行分析，Ch1通道為FBG光解調(diào)信號經(jīng)預(yù)處理電路轉(zhuǎn)換后的電壓波形，精細(xì)標(biāo)度為1 V，電壓峰值約為3．8 V；Ch2通道為FFP—TF的驅(qū)動電壓波形，為0～18 V的鋸齒波。電壓輸出波形如圖9所示。

光信號在傳輸過程中，由于光纖的插入損耗、端面反射等原因，會出現(xiàn)實際峰值(3．8 V)比理論峰值(4．13 V)小的現(xiàn)象，但此電壓值能夠滿足FBG傳感系統(tǒng)的需要。

4 結(jié)束語
文中針對FBG傳感器解調(diào)信號微弱特點，設(shè)計了光電檢測電路，實現(xiàn)了微弱解調(diào)光信號的提取、轉(zhuǎn)換與放大。該電路的前置放大部分與PIN管直接相連，再經(jīng)4階低通Butterworth濾波電路濾波，最后通過主放大電路進行放大。該檢測電路可將72 nW的光信號轉(zhuǎn)換成3．8 V的電壓信號，具有較高的信噪比，為后續(xù)的處理工作提供了穩(wěn)定可靠的信號。