實驗名稱：可調諧(xie)激光器解調實驗

　　研究方向：光(guang)纖光(guang)柵傳(chuan)感、可調諧激光(guang)

　　實驗目的：基于(yu)使用光(guang)譜儀解(jie)(jie)(jie)(jie)調的Buneman頻率估(gu)計解(jie)(jie)(jie)(jie)調算法(fa)，編寫了(le)一種(zhong)適用于(yu)可調諧激(ji)光(guang)器解(jie)(jie)(jie)(jie)調法(fa)的解(jie)(jie)(jie)(jie)調程(cheng)序作為解(jie)(jie)(jie)(jie)調結果的對比；分(fen)析(xi)了(le)快速可調諧激(ji)光(guang)光(guang)源FBG解(jie)(jie)(jie)(jie)調，數據采集延(yan)時影(ying)響解(jie)(jie)(jie)(jie)調精(jing)度的問題和(he)(he)采樣值跳變影(ying)響解(jie)(jie)(jie)(jie)調結果的問題。通過仿真和(he)(he)實(shi)(shi)驗(yan)證實(shi)(shi)了(le)該解(jie)(jie)(jie)(jie)調算法(fa)的理論(lun)分(fen)析(xi)結果，對兩種(zhong)算法(fa)進(jin)行了(le)對比。

　　測試設備：信號發生器(qi)，ATA-105功率放大器(qi)，激光光源、光纖光柵傳感器(qi)、壓電陶瓷(ci)等。

　　實驗過程：本次實驗(yan)(yan)使用ATA-105功率(lv)放大器(qi)(qi)驅(qu)動(dong)(dong)的(de)壓(ya)電陶(tao)瓷(ci)（PZT）提供(gong)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)信號(hao)，實驗(yan)(yan)時(shi)用樹脂(zhi)將(jiang)FBG傳感器(qi)(qi)一固定在PZT上(shang)進行實驗(yan)(yan)。PZT傳感器(qi)(qi)主要利用壓(ya)電陶(tao)瓷(ci)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)時(shi)對(dui)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)(zha)施加的(de)軸(zhou)(zhou)向應(ying)變(bian)(bian)，導致(zhi)中(zhong)心(xin)波(bo)長漂移(yi)的(de)現象來檢測(ce)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)信號(hao)，其中(zhong)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)(zha)傳感器(qi)(qi)是核心(xin)部件(jian)，振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)時(shi)會帶動(dong)(dong)質量塊發生(sheng)(sheng)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)，質量塊端的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)使得附(fu)著在鋼制懸臂梁上(shang)的(de)光(guang)纖(xian)光(guang)柵(zha)(zha)發生(sheng)(sheng)軸(zhou)(zhou)向應(ying)變(bian)(bian)，進而產生(sheng)(sheng)中(zhong)心(xin)波(bo)長的(de)漂移(yi)。通過檢測(ce)中(zhong)心(xin)波(bo)長的(de)變(bian)(bian)化，來獲(huo)得振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)本身的(de)相關參數。

　　圖一實驗的(de)硬件系統

　　實(shi)(shi)驗(yan)(yan)裝置：由信(xin)號發生器(qi)(qi)(qi)、功率放大器(qi)(qi)(qi)、壓電(dian)陶瓷(ci)、光(guang)(guang)柵傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)和軟件(jian)系統等(deng)，本(ben)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)采用(yong)是(shi)(shi)(shi)粘貼式振(zhen)動傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)和懸臂梁式振(zhen)動傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)，，軟件(jian)系統使用(yong)的(de)是(shi)(shi)(shi)本(ben)文編寫的(de)快速可調(diao)(diao)(diao)(diao)諧激(ji)(ji)光(guang)(guang)光(guang)(guang)源多點采樣(yang)光(guang)(guang)纖(xian)光(guang)(guang)柵解(jie)調(diao)(diao)(diao)(diao)算法軟件(jian)。同時在第二(er)通(tong)道(dao)采用(yong)經過本(ben)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)適配可調(diao)(diao)(diao)(diao)諧激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)的(de)Buneman頻率估計(ji)FBG解(jie)調(diao)(diao)(diao)(diao)程序。雙(shuang)通(tong)道(dao)解(jie)調(diao)(diao)(diao)(diao)，對(dui)校正(zheng)后的(de)解(jie)調(diao)(diao)(diao)(diao)結果進行對(dui)比顯示(shi)和分(fen)析。光(guang)(guang)纖(xian)光(guang)(guang)柵傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)通(tong)過檢測其光(guang)(guang)譜反射峰的(de)位(wei)置變化，來檢測被測量變化。本(ben)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)中采用(yong)的(de)三個FBG傳(chuan)感器(qi)(qi)(qi)分(fen)別進行壓電(dian)陶瓷(ci)高頻振(zhen)動實(shi)(shi)驗(yan)(yan)，激(ji)(ji)振(zhen)器(qi)(qi)(qi)低頻振(zhen)動實(shi)(shi)驗(yan)(yan)和激(ji)(ji)振(zhen)器(qi)(qi)(qi)加速度實(shi)(shi)驗(yan)(yan)。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)光(guang)(guang)源是(shi)(shi)(shi)調(diao)(diao)(diao)(diao)制(zhi)光(guang)(guang)柵Y分(fen)支（MG-Y）可調(diao)(diao)(diao)(diao)諧半導(dao)體激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)。這種激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)本(ben)質上(shang)是(shi)(shi)(shi)一種基于游標調(diao)(diao)(diao)(diao)諧原理的(de)單(dan)片(pian)集成分(fen)布式布拉格反射（DBR）激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)。

　　圖二兩種振動試驗(yan)傳(chuan)感器(qi)設計

　　實驗結果：振動實驗五頻(pin)輸出采(cai)樣值變化(hua)和解調結(jie)果如下：

　　圖三3500mv信號強度-60hz振(zhen)動(dong)頻(pin)率的(de)情況下五(wu)個固定波長處的(de)反射譜采(cai)樣(yang)值

　　利用傳(chuan)感(gan)器(qi)一和傳(chuan)感(gan)器(qi)二進(jin)(jin)行了(le)多(duo)次重復的振動實驗。針對傳(chuan)感(gan)器(qi)一本實驗選擇以0.096nm的采(cai)樣間隔對高速振動信號進(jin)(jin)行采(cai)樣，并依據采(cai)樣數(shu)據進(jin)(jin)行了(le)Buneman頻率估計解(jie)調和本文的多(duo)點(dian)采(cai)樣解(jie)調。最后將兩者得到(dao)的結果進(jin)(jin)行對比，經過處理后得到(dao)如下圖：

　　圖四(si)壓電(dian)陶瓷7khz-2V高頻振(zhen)動實驗(yan)0.096nm間隔(ge)采樣(yang)解調(diao)結(jie)果對比

　　圖五壓電陶瓷8khz-2V高頻(pin)振動實驗(yan)0.096nm間隔采(cai)樣解調(diao)結(jie)果對(dui)比

　　從(cong)圖四圖五可(ke)以看出(chu)，隨著信號強度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，中(zhong)心波長的(de)(de)(de)(de)振動幅度(du)(du)(du)也在增(zeng)大(da)。本實(shi)驗提出(chu)的(de)(de)(de)(de)快速可(ke)調(diao)(diao)(diao)諧激光(guang)光(guang)源(yuan)多(duo)點采樣光(guang)纖光(guang)柵(zha)解(jie)調(diao)(diao)(diao)算法相較(jiao)于(yu)Buneman頻率估(gu)計解(jie)調(diao)(diao)(diao)算法在具(ju)有更高的(de)(de)(de)(de)解(jie)調(diao)(diao)(diao)范圍(wei)(wei)和解(jie)調(diao)(diao)(diao)精度(du)(du)(du)。同時在寬采樣間隔的(de)(de)(de)(de)解(jie)調(diao)(diao)(diao)中(zhong)，更能體現出(chu)這種算法的(de)(de)(de)(de)大(da)范圍(wei)(wei)、高精度(du)(du)(du)、高穩定性等優勢。