基于雙邊緣解調的光纖檢測壓力儀

引言：二十世紀世紀以來，計算機廣泛應用對現代社會的影響巨大，帶動了現代工業技術的蓬勃發展，現如今，現代工業在國民經濟中已經屬于主導地位，是衡量一個國家經濟發展水平的重要因素。而在現代工業中，光纖的使用越來越普遍，在這種技術的生產過程中，壓力是不可缺少非常重要的一個參數，光纖檢測壓力儀在工業生產中被廣泛應用。在以光纖作為傳感元件的檢測壓力儀中，存在著一項制約其技術發展的技術關鍵：尋找與壓力傳感器相適應的解調方法。這項研究內容備受各大學院研究人員的關注，本文就此方向，探討基于雙邊緣解調的光線壓力測試儀，從而使光纖技術得到進一步改善和技術性飛躍。

一、雙邊緣解調原理

在斜坡和臺階邊緣中，進入邊緣和離開邊緣過渡時的二階導數的符號相反（從負到正或者從正到負）。二階導數的符號可以用于確定一個邊緣是從亮到暗（負二階導數）過渡還是從暗到亮（正二階導數）過渡，這種現象就叫“雙邊緣效應”。如果讓布拉格光纖反射光譜分別通過兩個濾波特性有所不同的單邊緣調解系統，就可以實現實現雙邊緣調解。雙邊緣的調解系統實際上會有兩個完全不同側的邊緣，而其中每一個邊緣所相對應的同一個波長都會輸出不同的信號或光信號。

定義兩個單邊緣解調的系統輸出的光信號的比值為：

上述公式都可以表明，雙邊緣解調的光纖檢測儀要比單邊緣的光纖檢測儀的靈敏度提高了將近一倍，甚至要提高的更多。這樣的工作能力表明雙邊緣可以解決很多單邊緣無法解決的技術性問題，可以更大范圍的在生產時向我們快速而精確的提供數據，還避免了單邊緣檢測儀會常常犯的一些靈敏度差的問題，這是一次技術上的革新。

雙邊緣工作的時候會使用兩個濾波器，它們的傳輸譜是必須是相交選擇的，相交的部分是測量其波長的有效范圍，所以有一個交選越大測量范圍則越大法則。而且為了加強器材的壓力靈敏度，在研究中將波登管與光纖懸臂梁協調技術結合，研制光纖彈簧管壓力檢測器，提高對于靈敏度的測試。

二、檢測壓力儀

檢測壓力儀器是用于拿氦氣、氮氣當作介質的壓力（耐壓、保壓）測試，和真空保壓測試的儀器。有時候也會應用于制冷需要的充氣試壓。提高生產率、加強生產過程的科學性，節約人力成本。

此裝置可同時給多臺機器進行壓力測試（樣品），分別設定不同的測試參數。此過程中，就算沒有任何泄漏，壓力也會隨著溫度變化而變化，進行精確換算，讓耐壓性能測試的結果更加科學也更加可靠。加入這種雙邊緣解調的光纖檢測壓力儀之后，整個機制顯得有條不紊，精確而又安全穩定的計算準確數據，保證測量數據的可靠性準確性。

三、雙邊緣的實驗測試

采用MLPG為濾波器，利用兩個濾波器輸出的光強的比值對數和被測波長線性關系實現波長調節。其結構的穩定、制作簡易、成本較低，而且含有5mm的交迭濾波帶寬，提高了精確度，適用于實驗室方面做的研究。

為了對雙邊緣調解的光纖壓力檢測儀進行靈敏度測試，采用測量壓強與中心波長位置的原理進行試驗。當它從寬帶光源發出光然后進入傳感的FBG，繼而反射形成窄帶光譜，彈簧管的壓力傳感器里，構成光纖彈簧管壓力傳感后檢測，因為壓力校驗臺上的標準的壓力表和研究所用的雙邊緣壓力測試系統內部聯通，所以可以根據實驗需要的壓力將其逐步增壓，以得到相應的壓力值，繼而記錄下檢測結果，列成表格，得出數據進行比較，這樣的方式簡潔而又方面精準。

系統的雙邊緣解調技術的研究是根據雙邊緣解調技術的光纖壓力傳感器監測系統研究得來的，它有兩個輸出端，一個輸入端，這樣的結構科學而簡單，兩個輸出端的透射曲線和波長息息相關，具有良好的對程序，所以它也成為我們雙邊緣解調常常使用的檢測壓力的器件，具體數據制成表格后也顯而易見。

四、結論

對于光纖傳感器的測試儀來說，自然是靈敏度越大越好，上述描述的雙邊緣方式，具有線性關系好，結構穩定，靈敏度相對較高等等方面的特點，將此種解調系統調制函數 作為輸出信號，可以最大限度并且有效和快速的減小光源波動和光纖的結構中鏈路對于光信號的強度的很大影響。雙邊緣解調的光纖檢測壓力儀因其成本低，結構簡易，安全方便等等方面的先進性，投入市場一定會得到廣泛的商業應用。

參 考 文 獻

[1]楊洋 《儀表技術與傳感器》 2008.09期.11-14

[2]吳朝霞 《光纖光柵傳感原理及應用》 國防工業出版社 2013

[3]張森 《光纖傳感器及其應用》 西安電子科技大學出版社2011

[4]張旭萍 《全分布式光纖傳感技術》 科學出版社 2013.01

[5]張偉剛 《光線光學原理及應用》 南開大學出版社 2008.04