光纖光柵傳感器的系統(tǒng)方案解析

當 PD1對應處理后的電壓信號值為5 V時，對應的點為A和C，即對應的有兩個光纖布拉格光柵的波長值。因此，對于這個5 V電壓，解調系統(tǒng)無法直接判斷出對應的懸臂梁負載的質量是A點還是C點所對應的質量。對于雙光柵匹配解調系統(tǒng)，往往會存在兩個匹配光柵并對應兩個光電探測器。除存在PD1外，還存在PD2。系統(tǒng)可以通過PD1和PD2兩者所對應的電壓值來確定產(chǎn)生5V電壓時所添加的砝碼質量。實際上，可通過DSP系統(tǒng)的運算處理得到匹配光柵中心波長的變化量，從而得到傳感光柵的中心波長變化量。對于雙光柵匹配解調系統(tǒng)，對應的傳感光柵可以取反射譜的雙邊，從而擴大傳感光柵的測量范圍。光電探測器的輸出經(jīng)信號調理電路后的電壓隨應力的變化曲線如圖5所示。

4 結束語

雙光柵匹配解調系統(tǒng)是以匹配法為基礎并加以改進新方法。它繼承了匹配法結構簡單、成本低、實現(xiàn)容易等優(yōu)點。同時，雙光柵匹配解調系統(tǒng)還解決了因光電探測器導致的測量范圍受限的問題，也解決了匹配法中存在的雙值問題。該解調系統(tǒng)將匹配光柵粘貼于特殊懸臂梁上，并采用DSP進行處理，不僅提高了響應速度，而且提高了解調的精度和穩(wěn)定性。減小了匹配光柵因應力過大而損壞的可能性。利用拉力作為系統(tǒng)的待測量進行解調實驗證明該系統(tǒng)具有良好的線性度、解調精度、速度及靈敏度。