相位漂移，可在干涉仪的臂中加入调制器。

这种解调方式的局限性是光纤干涉仪在测量中受到周围环境干扰因素的影响，而随机干扰因素会引起干涉仪的信号臂和参考臂相位产生随机波动，这种相位漂移将会引起检测信号的消隐或是畸变，直接影响到干涉仪的测量精度。

可调谐光纤滤波法可调谐光纤滤波法原理如图所示。

的布拉格反射光经耦合器注入可调谐光纤滤波器，当可调光纤滤波器的透射波峰和传感光栅的反射波峰重合时，滤波器的透射光强最大，通过透射光的强度和施加在压电陶瓷上的电压就可以判断待测量的大小。

在扫描电压上加个小的抖动电压，可以提高系统的分辨率。

可调谐滤波法可以用于绝对测量和相对测量，也可用于动态和静态测量。

而且，这种方法也可以用于分布式测量。

该方法稳定性好，但可调谐易受温度等因素影响，高精度可调谐成本高。

第页共页图可调谐滤波法原理图匹配光栅法这种方法就是用个与传感光纤光栅相匹配的接收光栅去跟踪传感光栅的波长变化，进行匹配滤波，由两个光栅相匹配时接收光栅的波长去推知传感光栅的波长。

每个接收通过各自的伺服系统与对应的传感锁定在起，构成传感接收对所有的接收串接在起。

接收的波长仍然由压电陶瓷的驱动电压控制，并且给每个的驱动电压引入个不同频率的交流调制信号，这样光电探测器的输出就是个包含不同频率分量的交流信号。

当个传感光栅的波长由于外界物理量的变化而发生改变时，则包含该频率成分的交流信号的幅值就会下降，伺服系统就会改变相应的驱动电压，使之重新达到匹配。

在根光纤中复用的最大传感器数目取决于被测物理量的最大范围和光源光谱带宽。

如果预先测定每个探测光栅的布拉格波长与电压的关系就可以确定相应传感光栅布拉格波长的漂移，从而能够算出加在传感光栅上的应力或温度的变化量。

匹配光栅法的优点是结构简单，而且对最终检测的反射光强无绝对要求，所以各类强度噪声都不会对输出结果有影响。

这种方法的不足之处是要求两个光栅严格匹配二是受参考光栅应变量的限制，传感光栅的测量第页共页范围不能很大三是的响应速度有限，使这种方法只使用于测量静态或低频变化的物理量。

图匹配光栅滤波法示意图第页共页系统的设计光纤光栅温度传感系统由光纤光栅的传感原理我们知道，当光栅周围的温度应力或其它待测物理量发生变化时，光纤光栅的中心波长会产生改变。

通过检测光栅波长的改变情况，即可获得待测物理量的变化情况。

因此个光纤光栅温度测量系统至少要有光纤光栅传感器光纤光栅解调仪组成。

光栅传感器感知外界温度量的变化，并以波长变化的形式输出。

光纤光栅解调仪检测波长的变化，将波长的变化转换为其它易于处理的量。

图光纤光栅温度传感系统结构图上图即为本文所设计的光纤布拉格光栅温度传感检测系统的结构图。

其基本原理是宽带光源发出的宽带光谱经耦合器传送到光栅，待测量作用于光纤布拉格光栅上，由于待测量的变化，光栅会产生窄带反射波，窄带反射波经耦合器传送到光谱解调仪，最后通过数据采集装置采集输出波形。

高温测试的分析在上节我们设计了基本的光纤布拉格光栅温度传感检测系统。

众所周知，基于光纤布拉格光栅的温度传感器由于具有波长编码测量抗电磁辐射轻巧灵活等优点而被广泛地应用于各个工业领域。

然而，基于的温度传感器般只能适用于较低温度范围的测量，这主要是由于较差的耐高温性能所决定的。

并不是个永久性的结构，当长时间工作在高温环境下时会消失或被洗掉，因此，我们不能宽带光源耦合器光谱解调仪数据采集装置光纤光栅待测量第页共页将直接和高温物体接触来测量温度的变化。

为了能够将用于更高温度范围的传感应用，在本节我们将对更耐高温性能的进行研究。

在节中我们介绍了光纤光栅的封装工艺，并且知道了封装工艺是光纤光栅高温传感技术中的关键之处。

通过查阅资料，我了解到的熔点为因此，启发我们可以用对光纤布拉格光栅进行封装，从而实现对温度传感系统的的测量范围要求。

系统结构如下图所示图光纤光栅高温传感系统的结构图温度传感器响应时间的测试任何个温度敏感元件都具有定的体积质量和比热容，因此与被测介质之间达到热平衡需要定的时间，这样在测量变化快的温度时，温度传感器的响应滞后于温度变化导致响应滞后的原因来自两方面是温度敏感介质本身的热容量和有限大的热导率二是温度传感器与被测介质之间的热交换过程。

这种滞后性会给我们在实际应用温度传感器中带来很多不便，因此我们需要知道温度传感器的响应时间。

本节，我们研究温度传感器响应时间的测试方法。

对温度传感器而言，其响应时间可以用传感器对阶跃变化的输出响应的上升时间来描述，即从稳态值的上升到所需要的时间。

因此，在温度传感器响应时间测试系统中需要引入个可以产生脉冲信号的激励源。

由于激光器的功率很高，因此在本论文中选用激光器作为激励源。

光纤布拉格光栅温度传感器响应时间测试系统如下图所示宽带光源耦合器光谱解调仪数据采集装置待测高温物体光纤光栅封装第页共页图温度传感器响应时间测试系统上图即为光纤布拉格光栅温度传感器响应时间测试系统的结构图。

工作原理是由激光器发出脉冲信号，作用于由封装的光纤光栅上，光纤布拉格光栅将温度脉冲信号转化为布拉格波长的漂移。

该波长经过光谱解调仪送到数据采集装置，数据采集装置记录下采集到的波形。

并对数据进行处理。

测试方法是由激光器输出脉冲信号，则数据采集装置会输出相应波形，响应时间即为输出波形中从稳态值的上升到所需要的时间。

实验仿真为了更好地理解光纤布拉格光栅响应时间的测试方法，在实验室做了简易的实验。

实验原理图为图实验原理图宽带光源耦合器光谱解调仪数据采集装置光纤光栅温度场宽带光源耦合器光谱解调仪数据采集装置激光器光纤光栅封装第页共页实验装置图实验时，将铠装光纤光栅和裸光纤放在个容器内，室温为，即光纤光栅所处的温度场为，然后将热水迅速倒入容器，铠装光纤光栅和裸光纤所处的温度场迅速变为了。

可以看作个阶跃信号作用于光纤光栅上。

实验数据记录如下图室温状态下裸光纤光栅的反射波形从图可读出裸光纤光栅的布拉格波长为。

第页共页图室温状态下铠装光纤光栅的反射波形实验中选用的是第七个铠装光纤光栅，从图可读出该铠装光纤光栅的布拉格波长为。

图阶跃温度场作用于铠装光纤光栅时的波长图阶跃温度场作用于裸光纤光栅时的波长第页共页图阶跃温度场作用于两种光纤光栅时的波长对比如图所示，图为铠装光纤光栅的布拉格波长变化情况，由于封装材料会使其响应时间变长，因此布拉格波长的变化比较平缓。

图为裸光纤光栅的布拉格波长变化情况，由于它没有封装，少了中间的温度传递过程，因此响应时间比较快，布拉格波长的变化比较陡。

图为阶跃温度场作用于两种光纤光栅时的布拉格波长的对比。

表铠装光纤光栅在阶跃温度场作用下的波长变化时间波长时间波长时间波长时间波长时间波长时间波长第页共页铠装光纤光栅的布拉格波长变化情况时间波长波长图铠装光纤光栅在阶跃温度场作用下布拉格波长的曲线图因此，铠装光纤光栅传感器的响应时间计算如下已知，，因此稳态值的所对应的波长为，对应的时间约为稳态值的所对应的波长为，对应的时间约为响应时间为。

即铠装光纤布拉格光栅温度传感器的响应时间为。

第页共页表裸光纤光栅在阶跃温度场作用下的波长变化时间波长时间波长时间波长时间波长裸光纤光栅的布拉格波长变化情况时间波长波长图裸光纤光栅在阶跃温度场作用下布拉格波长的波形图同理，裸光纤光栅传感器的响应时间计算如下已知，，因此稳态值的所务系统，公布设计论文的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。

保密论文在解密后遵守此规定作者签名二〇〇年九月二十日第页共页致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和直关心帮助我的人分不开的。

首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。

本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。

本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。

经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力分析问题的能力合作精神严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。

这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。

没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。

首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。

郭谦功老师渊博的知识严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。

从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。

再次对周巍老师表示衷心的感谢。

其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。

另外，我还要感谢大学四年和我起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们起学习生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。

最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。

四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。

从这里走出，对我的人生来说，将是踏上个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。

回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。

感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。

学友情深，情同兄妹。

四年的风风雨雨，我