法布里—珀羅濾波器的驅(qū)動技術(shù)研究.pdf

1、波長編碼的光纖光柵(FBG)傳感器的傳感結(jié)果具有不受光路能量波動影響、抗電磁干擾、抗腐蝕、安全可靠、測量范圍廣等優(yōu)點，近年來已被廣泛應(yīng)用于諸多場合。然而，光纖光柵的信號解調(diào)技術(shù)是限制光柵傳感發(fā)展的一個重要因素，同時也是傳感領(lǐng)域面臨的一個重大挑戰(zhàn)。目前，光纖光柵傳感解調(diào)的主要方式有：濾波法、干涉法和色散法。其中，濾波法原理簡單、容易實現(xiàn)。它多利用可調(diào)法布里-珀羅濾波器對波長進行掃描，該濾波器的掃描范圍為幾十納米，甚至上百納米；透射峰帶寬可

2、低于0.2 nm，甚至0.05 nm；波長的分辨率可以達到皮米量級。通常它是借助壓電陶瓷的電致伸縮效應(yīng)，通過調(diào)節(jié)諧振腔腔長，實現(xiàn)對透過波長的調(diào)節(jié)，因此可調(diào)法布里-珀羅濾波離不開電壓驅(qū)動技術(shù)，有必要設(shè)計一個高精度、實時可調(diào)的驅(qū)動電路。
　　本文分析了可調(diào)諧法布里-珀羅腔的工作原理，提出一種采用數(shù)字電路與模擬電路相結(jié)合的驅(qū)動思路。它利用數(shù)字電路產(chǎn)生鋸齒波信號，再通過模擬電路對鋸齒波信號進行功率放大，實現(xiàn)對可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器的掃描

3、驅(qū)動。
　　實施過程中，鋸齒波信號由STM32系列微處理器產(chǎn)生，功率放大主要依靠三極管TIP29C和TIP30C組成的推挽式放大電路。另外，借助嵌入式開發(fā)工具MDK平臺，采用Keil C完成軟件系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計。主要工作包括串口通信，實現(xiàn)上位機與微處理器之間的數(shù)據(jù)交換；微處理器與數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片AD5660之間的數(shù)據(jù)傳輸，將微處理器輸出的數(shù)字信號實時轉(zhuǎn)換為模擬信號并輸出。
　　研制的驅(qū)動電路輸出電壓在0～30 V、頻率在0～1

4、 KHz、偏置在0～30 V、占空比在0.006%～99.994%內(nèi)連續(xù)可調(diào)。輸出波形穩(wěn)定、精度非常高，紋波抑制比低至0.0025%。輸出的鋸齒波驅(qū)動信號帶負載能力強，后接容性阻抗極大的可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器時，波形不會產(chǎn)生失真。為了便于后續(xù)信號的采集和尋峰，在單個自由光譜程范圍內(nèi)，利用三次曲線擬合方式對驅(qū)動電壓進行了修正，波長調(diào)諧的標準差降低了62.7%，最大誤差降低了80.1%。
　　在室溫環(huán)境下，使用微動平臺給傳感光柵施加