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光纖光柵傳感器信號解調(diào)技術(shù)，包括直接法、濾波法、干涉法、色散法等。

光譜儀常被用來直接監(jiān)測FBG波長的漂移，但因其體積非常大，不易攜帶，價格昂貴等缺點，因此一般僅用于實驗室使用。

下面介紹幾種基于PZT壓電陶瓷的光纖光柵傳感器信號解調(diào)方法。

基于PZT的可調(diào)F-P濾波器

光波經(jīng)隔離、耦合后輸入光纖光柵，被FBG反射的光經(jīng)耦合器耦合至可調(diào)F-P濾波器。當(dāng)外界物理量，如應(yīng)力、溫度等，發(fā)生變化時，F(xiàn)BG中心波長也隨之變化。經(jīng)過混頻、濾波、積分等得到誤差電壓，對于標(biāo)定好的F-P腔，可根據(jù)誤差電壓得到波長變化信息，從而得到被測量。其中，PZT壓電陶瓷用于F-P腔的調(diào)節(jié)。

基于PZT的可調(diào)匹配光柵濾波器

可調(diào)匹配光柵濾波法中引入一個與傳感光柵呈匹配關(guān)系的參考光柵，兩個光柵的參數(shù)*相同，其中參考光柵緊貼在PZT壓電陶瓷上。當(dāng)應(yīng)力、溫度等被測物理量發(fā)生變化時，引起傳感光纖光柵與參考光纖光柵的反射波長失配，通過伺服系統(tǒng)輸出控制電壓驅(qū)動PZT，使傳感光纖光柵與參考光纖光柵重新匹配。這樣根據(jù)伺服系統(tǒng)輸出的電壓值即解調(diào)出波長信息，從而得到溫度、應(yīng)力等被測量的變化。

該方法的特點是結(jié)構(gòu)簡單、信噪比高，可達到較高的分辨率，單光柵測量時可達到με級。

基于PZT的干涉法

用非平衡M-Z光纖干涉儀作波長鑒別器，對發(fā)生波長漂移的光纖光柵傳感信號進行解調(diào)。光波經(jīng)FBG傳感器反射后被耦合進入非平衡M-Z干涉儀，其中一臂纏繞在受反饋控制信號驅(qū)動的PZT壓電陶瓷上，從而壓電陶瓷的微位移改變兩臂間的光程差，干涉儀輸出的信號經(jīng)探測器轉(zhuǎn)換后進入相位計，通過檢測非平衡M-Z干涉儀輸出光波相位的變化，即可解調(diào)出FBG反射波長的變化。溫度及應(yīng)變的變化都會使FBG反射波長發(fā)生漂移。

該方法非常適于動態(tài)測量。

基于PZT的可調(diào)窄帶光源法

光波經(jīng)隔離、耦合輸入FBG，被FBG反回的光波經(jīng)探測器接收輸入數(shù)字示波器；在可調(diào)諧窄帶光源底部安裝PZT壓電陶瓷，對PZT通以鋸齒波或正弦波電壓調(diào)制，窄帶光源的光譜在一定范圍進行掃描，波長等于傳感光纖光柵反射波長時。通過數(shù)字示波器，可畫出光柵的反射率與波長的曲線。也可在PZT壓電陶瓷上加一個小幅值正弦抖動信號，通過反饋電路使可調(diào)諧窄帶光源的出射光鎖定在光柵反射光譜峰值處。

芯明天PZT壓電陶瓷

PZT壓電陶瓷疊堆

PZT壓電陶瓷疊堆的內(nèi)部是多層結(jié)構(gòu)，由PZT層、電極層及上下的絕緣層組成。它的位移一般為長度的1‰。例如，高9mm壓電陶瓷疊堆的位移約為9μm。驅(qū)動電壓通常為150V。方形截面積可選1.22×1.3、1.66×1.72、2×3、3.5×3.5、5×5、7×7、10×10、14×14、25×25mm，環(huán)形外/內(nèi)徑可選14/10、20/15mm。標(biāo)準(zhǔn)高度有1.7、5、9、10、13.5、18、20、25mm等，也可進行疊堆增加高度和位移。

PZT壓電陶瓷片

PZT壓電陶瓷片的內(nèi)部也為多層結(jié)構(gòu)，但它具有統(tǒng)一的厚度，都為2mm，每片的位移約為3.3μm。它的驅(qū)動電壓分為60V、150V、200V三種。方形尺寸可分2×2、3×3、5×5、7×7、10×10、15×15mm可選；環(huán)形外/內(nèi)徑可選6/2、8/3、12/6、15/9、20/12mm，也可定制尺寸?？梢酝ㄟ^疊加的方式增加高度。

PZT壓電陶瓷堆棧

PZT壓電陶瓷堆棧是基于PZT壓電陶瓷片制成的堆棧，是由多個2mm厚的PZT壓電陶瓷片進行疊堆后，再在其上下面增加絕緣片而成，它的高度可在4到200mm內(nèi)自由選擇。截面尺寸與PZT壓電陶瓷片相同。

PZT方形開孔壓電陶瓷堆棧

PZT方形開孔壓電陶瓷堆棧是在方形壓電陶瓷堆棧的基礎(chǔ)上增加中心通孔，它既方便安裝固定，又可用于光或光纖的穿過?？啥ㄖ瞥叽?、位移、驅(qū)動電壓等參數(shù)。

剪切型壓電陶瓷片

壓電陶瓷剪切片的厚度非常薄，僅0.5mm，它的剪切位移可達0.5mm，被移動物體可立式粘貼于表面。它的表面采用金電極，具有更高的可靠性。