1. 研究目的与意义（文献综述）

目的：设计一个适用于长周期光纤光栅的信号解调系统，静态应变实验中，可分辨的最小应变小于 10με，即精度为±10με；动态应变测量时，发现光栅能响应 2 k hz 以上的应变。

研究现状：近年来，光纤传感的主要研究方向是光纤光栅传感技术，光纤光栅传感技术具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、可遥测、体积小、可埋入工程材料及进行分布式测量等诸多优点，近年来受到越来越广泛的重视。光纤光栅大致可分为光纤布拉格光栅（fbg）和长周期光纤光栅（lpfg），它们虽然在制作方法和理论基础上有很多类似之处，但在传感性能方面各具特色和优势。目前关于 fbg 传感方面的技术已经发展的相当成熟，但是关于 lpfg 的传感技术还有待继续探索和研究。lpfg 的光栅周期比较长，根据耦合理论，表现为向前的传播纤芯模和同向传播的包层膜的耦合。此机理决定了其对特定波长具有损耗能力，在谱特征曲线上表现为一个损耗波谷。lpfg 将温度、应变等信息转化为其响应波长的微小移动,通过获知波长的微小偏移量，便可得到被感测信息的变化量，最终达到检测的目的。

解调技术直接决定了传感系统的性能，是系统的关键所在。lpfg 传感机理基于将待测参量转化为其响应损耗特征波长的移动量,而该特征波长的移动量反映了待测参量的大小。lpfg 信号解调的核心就是如何检测光栅透过特征波长的微小移动量。实际lpfg传感器的信号解调中，待测量与温度间的交叉敏感影响了实际信号解调的有效性，必须加以考虑。迄今为止,关于 fbg的解调技术已有文献进行分析综述，但针对lpfg 解调方法的分析综述还是很少。目前实验室常用的光谱仪解调方法成本高、体积大，不适合光纤光栅传感技术实用化现场的需要，因此人们研发了一些基于波长编码的lpfg 信号解调技术。如：基于f-p扫描干涉仪的解调方法；边缘滤波解调方法；边缘滤波结合fbg器件的解调方法。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：设计一个适用于长周期光纤光栅的信号解调系统。

目标：静态应变实验中，可分辨的最小应变小于 10με即精度为±10με；动态应变测量时，发现光栅能响应 2 k hz 以上的应变。

拟采用的技术方案及措施：在已有的解调方法中，如：基于f-p扫描干涉仪的解调方法；边缘滤波解调方法；边缘滤波结合fbg器件的解调方法。边缘滤波解调方法基于光强与波长的函数关系, 通过检测输出光强即可获得波长信息, 适用于动态和静态测量,具有较好的线性输出,且系统反应迅速,成本较低,使用方便。因此基于边缘滤波法进行系统设计。

3. 研究计划与安排

1-3周：查阅文献，完成开题报告。

4-5周：确定总体设计方案。

6-9周：进行器件的选型。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 陈连生. 基于长周期光纤光栅的海洋溢油检测方法研究[d].燕山大学,2015.

[2]张自嘉.光纤光栅理论基础与传感技术.科学出版社2009.8

[3]孙圣和,王廷云，徐影.光纤测量与传感技术.哈尔滨工业大学出版社.2001.1