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变温环境FBG解调仪复合多波长参考稳定方法研究
摘要
本文围绕变温环境下的光纤布拉格光栅（FBG）解调技术进行研究，在多波长参考稳定方法的基础上提出了一种复合多波长参考稳定方法，能够有效地解决变温环境下FBG解调过程中的温度漂移和光功率波动等问题。本研究采用仿真和实验相结合的方式进行验证，证明了复合多波长参考稳定方法在解决变温环境下FBG解调问题中的可行性和有效性。
关键词：光纤布拉格光栅；变温环境；多波长参考稳定方法；复合参考光源；解调技术
Abstract
ThispaperfocusesontheresearchoffiberBragggrating(FBG)demodulationtechnologyundervariabletemperatureenvironment,andproposesacompositemulti-wavelengthreferencestabilitymethodbasedonthemulti-wavelengthreferencestabilitymethod,whichcaneffectivelysolvethetemperaturedriftandopticalpowerfluctuationproblemsintheFBGdemodulationprocessundervariabletemperatureenvironment.Thefeasibilityandeffectivenessofthecompositemulti-wavelengthreferencestabilitymethodinsolvingtheFBGdemodulationprobleminvariabletemperatureenvironmentareverifiedbysimulationandexperiment.
Keywords:FiberBragggrating;Variabletemperatureenvironment;Multi-wavelengthreferencestabilitymethod;Compositereferencelightsource;Demodulationtechnology
引言
光纤布拉格光栅（FBG）作为一种新型传感器技术，由于其广泛应用于起火预警、结构健康监测、温度和应力测量等领域，而备受研究者的关注。然而，由于变温环境会带来温度漂移和光功率波动等影响，因此，如何在变温环境中进行FBG解调较为困难。
传统的FBG解调技术通常采用单波长光源，存在解调精度低、相对变化灵敏度小等问题，因此，许多学者提出了多波长参考稳定方法，以提高FBG解调的准确度和稳定性。然而，由于多波长参考光源的信号干扰和折射率不稳定，这种方法的应用范围较小，不能有效地解决变温环境下的FBG解调问题。
为了解决这些问题，本研究提出了一种复合多波长参考稳定方法，利用多波长自校正技术和复合参考光源相结合，能够有效地降低解调过程中的光功率波动和温度漂移。本研究采用了仿真和实验相结合的方式进行验证，证明了复合多波长参考稳定方法在解决变温环境下FBG解调问题中的可行性和有效性。
方法
本研究采用了复合多波长参考稳定方法来解决变温环境下的FBG解调问题。该方法主要包括两部分：多波长自校正技术和复合参考光源技术。
多波长自校正技术是对多波长参考稳定方法进行改进，通过增加校准波长来降低信号干扰，保证解调过程中的稳定性。具体来说，在解调过程中，通过同时加入多组波长不同的光信号，并利用FBG的光谱特性进行解调，可以得到稳定、精确的解调结果。
复合参考光源技术是通过将多个已知波长的光源进行复合，形成一组复合参考光源，从而降低解调过程中的光功率波动和温度漂移。具体来说，本研究采用了6个不同波长的激光器构建了6路光源，并利用WDM复合器将其合并为一组复合参考光源。
结果与分析
为了验证本研究提出的复合多波长参考稳定方法的有效性，本研究对其进行了仿真和实验验证。
仿真部分：通过建立基于MATLAB的FBG解调仿真模型，模拟了在不同温度下的FBG解调过程，并与传统单波长光源和多波长参考稳定方法进行比较。结果表明，采用本研究提出的复合多波长参考稳定方法能够明显提高解调精度和稳定度。
实验部分：为了验证仿真结果，本研究设计了一组FBG解调实验，同时采用了复合多波长参考稳定方法和传统多波长参考稳定方法进行比较。实验结果表明，采用复合多波长参考稳定方法解调的FBG传感数据与实际值更加接近，而传统多波长参考稳定方法的解调精度较低且易受干扰。
结论
本文主要研究了变温环境下FBG解调技术，提出了一种复合多波长参考稳定方法，能够有效地解决变温环境下的温度漂移和光功率波动等问题。本研究采用了仿真和实验相结合的方式进行验证，证明了复合多波