基于CDMA技術(shù)的光纖光柵傳感系統(tǒng)分析研究

摘 要:簡要介紹了光纖光柵傳感系統(tǒng)中常用的復(fù)用技術(shù)及其容量限制，并闡述基于CDMA技術(shù)傳感系統(tǒng)的優(yōu)點，對系統(tǒng)的原理和關(guān)鍵技術(shù)進行了理論分析。在此基礎(chǔ)上做了初步的實驗研究，實現(xiàn)了基于CDMA技術(shù)的光纖光柵傳感系統(tǒng)的尋址。通過結(jié)合虛擬儀器軟件LabVIEW進行數(shù)據(jù)處理，引鑒CDMA通信系統(tǒng)的成熟技術(shù)。基于CDMA技術(shù)的光纖光柵傳感系統(tǒng)將有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:光纖光柵; 傳感容量; CDMA技術(shù); 尋址; LabVIEW

中圖分類號:TP243 文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)12-0153-04

Analysis and Study of FBG Sensing System Based on CDMA Technology

HU Ji，WAN Sheng-peng，XIE Chang-lin

(Key Laboratory of Nondestructive Test， Ministry of Education， Nanchang Hangkong University， Nanchang 330063， China)

Abstract:The common multiplexing techniques in the fiber grating sensing system and their capacity limits are introduced. The merits， the principle and key technique of CDMA-based sensing system are introduced and analyzed.Based on the above theoretical analysis， a preliminary experiment was done， which realized the addressing of the fiber grating sensing system based on CDMA technique. The data processing was performed by adopting the virtual instrument software-LabVIEW，and through introducing the mature techniques of the communication system based on CDMA， the fiber grating sensing system based on CDMA technique will be of promising development and wide application.

Keywords:fiber grating; sensing capacity; CDMA technique; addressing; LabVIEW

0 引 言

作為智能傳感元件，光纖光柵傳感器用于監(jiān)測系統(tǒng)有著良好的效果[1]。隨著光纖光柵傳感技術(shù)在大型橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、健康監(jiān)測(SHM)等工程中的應(yīng)用，越來越需要具有大容量、抗干擾性強，靈敏度高而成本較低的光纖光柵傳感系統(tǒng)。使用復(fù)用技術(shù)是實現(xiàn)光纖光柵傳感系統(tǒng)大容量的基本方法。

近十年來，復(fù)用技術(shù)已經(jīng)在大容量的光纖傳感領(lǐng)域被研究和應(yīng)用，特別是對FBG復(fù)用技術(shù)的研究受到廣泛關(guān)注。常用的復(fù)用方法有波分復(fù)用[2] (wavelength division multiplexing，WDM)、時分復(fù)用[3] (time division multiplexing，TDM)及頻分復(fù)用[4] (frequeney division multiPlxenig，F(xiàn)DM)。WDM技術(shù)受光源帶寬和待測物理參量動態(tài)范圍等因素的制約，在單光纖上復(fù)用FBG是有限的，基于ASE寬帶光源的WDM光纖Bragg傳感系統(tǒng)的容量一般為15~20個。基于TDM技術(shù)的系統(tǒng)中，光源調(diào)制出一系列間隔時間相等的光脈沖，同一個脈沖到達不同光柵信號返回時間都不同，可用光開關(guān)等元件將信號在時域上分離開來。但是所有復(fù)用的光柵都是使用同一脈沖光源，光源的強度和光柵及光纖傳輸?shù)乃p決定了復(fù)用傳感器的數(shù)量小于10。……