质心原理在光纤光栅传感波长解调中的应用

D0I:10.13374/i.issn1001053x.2001.01.019 第26卷第4期 北京科技大学学报 VoL.26 No.4 2004年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2004 质心原理在光纤光栅传感波长解调中的应用 巩宪锋》李忠富”王长松”郭转运)吕可诚)李乙钢) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)南开大学物理科学学院，天津，300071 摘要在光纤光栅传感悬臂梁调谐滤波技术中，峰值法进行波长检测误差大，精度低，测量 结果不稳定.针对峰值法的不足提出了一种质心原理方法.该方法利用扫描的光强分布图形 的质心检测光纤光栅的波长变化，与传统的锋值法相比可使检测精度提高70倍，大大降低了 波长检测误差. 关键词质心原理：波长解调：光纤光栅 分类号TN253 对布拉格光纤光栅传感器的研究主要集中 BBS H 在两个方面：一是围绕光纤光栅传感头的封装和 CI IMG FBGI 应用技术研究；另一是围绕传感器波长解调的技 术研究.在解调技术中由于匹配滤波技术采用 PD A/D 波长查询，不受光源波动、光纤弯曲等的影响，所 以是一种很有潜力的波长解调方法，但在其对波 长的检测中常常采用峰值方法，而在峰值附近 FBG2 光强对波长变化的灵敏度又很低，所以波长检测 的精度不高.本文提出一种以质心原理为基础的 x对 波长检测方法，该方法利用扫描的光强分布曲线 图1光纤光栅匹配滤波方案 质心变化来确定传感器布拉格波长移动，系统的 Fig.1 Solution of FBG matched filter 检测精度可得到明显提高， 号转换为电信号经预处理后进入AD转换器变 1匹配滤波技术原理 为数字量实现单片机处理， FBG2粘贴在调谐梁上，通过对调谐梁的自 光纤光栅传感器的波长解调技术采用基于 由端施加不同的力即改变自由端的挠度x来调节 悬臂梁的匹配滤波方法，方案如图1所示，通过 FBG2的反射波长从而扫描FBG1的反射谱.PD 调谐光栅FBG2的波长来扫描传感光栅FBG1,从 探测器的输出经AD转换后可表示为： 而得到FBG1各个波长上的光强分布曲线，然后 I(is)=IKexp[-A(LB-As)] (1) 通过光强分布曲线解调出传感光栅的布拉格波 式中，，分别为传感光栅FBG1和调谐光橱 长.图中BBS为宽带光源，C1,C2为3dB耦合器， FBG2的布拉格反射波长，0，A>0为常数，为 MG为折射率匹配液，FBG1为光纤光栅传感器， BBS输出的光强. FBG2为调谐光栅，PD为光电探测器，X为调谐梁 通过公式(1)可见当a=s,即调谐光栅和传 自由端的挠度.宽带光源的入射光通过C1注入 感光栅重合时，达到最大，传统的峰值解调法就 FBG1,FBG1的反射光波通过C1,C2注入FBG2, 是以此为依据进行波长解调的.但由于在=s 经FBG2再反射后通过C2进入PD,PD把光强信 附近波长对光强变化的灵敏度，所以的微量变 化就能引起较大的波长检测误差，波长检测精度 收稿日期2003-08-10 巩宪锋男32岁，博士研究生 ★国家高技术研究发展计划课题No.2003AA312100) 很低

第 ‘ 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 沈 ，比 叭〕 质心原理在光纤光栅传感波长解调 中的应用 ‘ 巩 宪锋 ” 李忠 富 ‘ ’ 王 长松 ” 郭转运 ” 吕 可 诚 “ ， 李 乙 钢 ” 北 京科技大学机 械工 程 学 院 ， 北 京 南 开 大 学物 理 科学学 院 ， 天 津 ， 摘 要 在 光 纤光 栅传 感 悬 臂梁调谐 滤 波 技术 中 ， 峰值 法 进 行 波长 检测 误 差 大 ， 精度 低 ， 测 量 结 果 不 稳 定 针 对 峰值法 的不 足提 出 了一 种质 心 原 理 方法 该 方法利 用 扫描 的光 强 分 布 图形 的质心 检 测 光 纤光 栅 的波 长 变 化 ， 与传 统 的峰值 法 相 比可 使检 测 精度提高 倍 ， 大大 降低 了 波长 检 测 误差 关键词 质 心 原理 波 长解 调 光 纤光栅 分 类号 对 布 拉 格 光 纤 光 栅 传 感 器 的研 究 主 要 集 中 在两个方 面 一 是 围绕光 纤光 栅传 感头 的封装 和 应 用 技 术研 究 另一 是 围绕传 感 器 波长 解调 的技 术研 究 在解 调技术 中 由于 匹 配 滤波 技 术‘， ， ，采 用 波 长 查询 ， 不受光源 波动 、 光 纤弯 曲等 的影 响 ， 所 以是一种很有潜 力 的波长解 调方 法 但在 其对 波 长 的检 测 中常 常 采 用 峰 值 方 法 ‘ ， 而 在 峰 值 附近 光 强对 波长变 化 的灵敏度 又很低 ， 所 以波 长检测 的精度不 高 本文提 出一种 以质心 原理 为基 础 的 波 长检 测 方法 ， 该方法利 用扫描 的光强分 布 曲线 质心 变化 来确 定传 感器布 拉格波长移动 ， 系统 的 检测 精度 可得 到 明显 提 高 沂蓝裂 ， 一 万 图 光纤 光栅 匹 配浦波 方案 馆 加卜 川 匹 配 滤 波技 术原 理 光 纤 光 栅 传 感 器 的波 长 解 调 技 术 采 用 基 于 悬 臂梁 的匹 配 滤 波 方法 ， 方 案如 图 所 示 通 过 调 谐 光栅 的波 长 来 扫 描 传 感 光 栅 ， 从 而 得 到 各 个 波 长 上 的光 强分 布 曲线 ， 然后 通 过 光 强 分 布 曲线解 调 出传 感 光栅 的布 拉 格 波 长 图 中 为 宽带 光源 ， ， 为 祸 合器 ， 为折射 率 匹配 液 ， 为光 纤 光栅传 感 器 ， 为调 谐 光 栅 ， 为光 电探 测 器 ， 为调 谐 梁 自由端 的挠 度 宽带 光 源 的入 射 光通 过 注 入 ， 的反射 光 波通 过 ， 注 入 ， 经 再 反射 后通 过 进 入 ， 把 光 强信 收稿 日期 刁 一 巩 宪锋 男 ， 岁 ， 博士 研 究生 国家高技术研 究发展 计划 课题困 。 号 转 换 为 电信 号 经 预 处 理 后 进 入 转 换 器变 为数 字量 实现单 片机 处 理 粘 贴 在调 谐 梁 上 ， 通 过对 调谐 梁 的 自 由端施 加 不 同 的力 即 改变 自由端 的挠度 来调节 的反射 波长 从 而 扫 描 的反射 谱 探 测 器 的输 出经 月 转 换 后 可 表 示 为‘ ， 一 以 一又 ， 式 中 ，几 ， 又 分 别 为传 感 光 栅 和 调 谐 光 栅 的布 拉 格 反射 波 长 ， 天 ， 为 常 数 ， 为 输 出的光 强 通 过 公 式 可 见 当几。 又 ， 即 调 谐 光栅 和传 感 光 栅 重 合 时 ， 达 到 最 大 ， 传 统 的峰值解调 法 就 是 以此 为 依 据进 行 波 长 解 调 的 但 由于 在又 。 瓜 附近 波长 对 光 强变 化 的灵敏 度 〔 ， 所 以 的微 量 变 化 就 能 引起 较 大 的波长 检 测 误 差 ， 波 长检 测 精度 很 低 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．04．049

·430· 北京科技大学学报 2004年第4期 2质心波长检测方法 的变化量即相应的布拉格波长变化量，而并不是 其绝对的布拉格波长，所以采用质心原理更能保 2.1质心波长检测原理 证系统良好的测量精度. 质心原理是根据力矩平衡原理推导出来的， 图2是用FBG2对FBG1完成一次扫描所得 即密度均匀物体各点的质量对某一轴产生的力 的结果，可以看出在峰值附近AD的输出随扫描 矩和，等于其所有质量集中在某一特定位置时对 的波长变化缓慢，若在此位置通过AD输出的峰 该轴产生的力矩，此特定位置就是物体的质心， 值来检测传感光栅的波长将很容易带来大的检 可表示为： 测误差，而采用前面提出的质心方法可有效克服 ∫xdm_∫ydm x= (2) 峰值检测法的不足.下面分别对峰值法和质心法 dm dm 在波长检测中对误差的影响进行分析比较. 式中，（低，）为物体的质心，dm为各点的质量. 210 在匹配滤波检测技术中，把扫描结果的光强 分布曲线看作是具有一定质量的曲线，曲线上各 170 点的强度I对应于物体的质量m,把波长λ=0作为 轴的位置，曲线各点相对元=0轴的波长对应质心 130 方程中的x,则扫描曲线在1方向相对于1=0轴的 901 质心坐标为： x-2 (3) 50L 1547.551547.601547.651547.701547.75 由式(1)可见AD的输出I是(。-)的偶函数， A/nm 所以曲线的质心位置就在。=入s处，即质心所在 图2光强分布曲线 Fig.2 Distribution curve of light intensity 位置的调谐光栅FBG2的波长s就是传感光栅 FBG1的布拉格波长.另外，由于K>0,A>0, 采用峰值检测法时，设在没有干扰的情况下 所以I的峰值位置同样也在。=s处，此时用峰值 扫描的峰值波长为，若系统在站位置引入干 法检测的结果与采用质心法是相同的，它们都对 扰△1后使该位置成为峰值波长，那么用峰值法检 应FBG1的布拉格波长， 测的波长误差为： 2.2质心波长检测法对精度的影响 5-1m=△a (4) 从理论上看无论用峰值法还是质心法检测 误差与峰值位置之间呈线性关系，可见在此 的结果应该是相同的，但由于封装工艺等原因， 位置进行波长探测的误差很大， 实际的光栅反射谱并非完全对称，有的在粘贴后 如果换用质心方法对上述信号进行波长检 出现啁啾现象等，在这种情况下靠峰值法检测布 测时，可以使检测误差大大降低.在没有干扰的 拉格波长就很难保证测量精度，而用质心法效果 情况下用式(3)计算FBG1的质心波长为： 会好的多，因为虽然光栅出现啁啾、不对称等现 ∑4： 象，但由于在每次调谐过程中光橱的总体形状不 k= (5) ΣL 变，所以扫描的光强分布曲线的质心在曲线中的 设AD输出受到扰动的点在峰值附近第n点，且 相对位置也是不变的，用质心的变化曲线来对应 扰动量为△，则曲线的质心波长为： 传感的特性曲线能够保证检测的良好重复性，同 时又能保证系统高的测量精度，虽然在这种情况 +2u+aL+三从2. 北= 2, il (6) 下曲线的质心位置并不一定就是布拉格反射波 I 长，但它的变化量和传感光栅的布拉格波长变化 则由△，引起的质心检测误差为 量是相同的，所以质心法实际测量的是布拉格波 ∑l 长的变化量而并非真正的布拉格波长，在传感系 -e=4+ 之山，A (7) 统的测量中，布拉格波长的变化反映了外界物 江 i-I 理量的变化，在测量中真正关心的是外界物理量 由于L《2,所以24≈0，则6-1e=0,即

北 京 科 技 质 心 波长检 测 方 法 质 心 波长 检 测 原 理 质 心 原 理 是根据 力矩 平 衡 原理 推 导 出来 的 ， 即密 度均 匀 物 体 各 点 的质 量 对 某 一 轴 产 生 的力 矩和 ， 等 于其所有质 量 集 中在 某一特 定位 置 时对 该轴产 生 的力矩 ， 此特 定位 置 就 是物 体 的质 心 ， 可 表 示 为 面 专 丁一 ， 一产丁一 一 乙 大 学 学 报 年 第 期 的变化 量 即相 应 的布 拉 格波 长变 化量 ， 而 并不 是 其 绝对 的布 拉格 波 长 ， 所 以采用 质 心 原 理 更 能保 证 系 统 良好 的测 量 精 度 图 是 用 对 完 成 一 次扫描 所 得 的结 果 ， 可 以看 出在 峰值 附近 了 的输 出随扫 描 的波 长 变 化 缓 慢 ， 若在 此 位 置 通 过 输 出 的峰 值来 检 测 传 感光 栅 的波 长 将 很 容 易带 来 大 的检 测误 差 ， 而采 用 前面 提 出的质 心 方 法 可 有 效克服 峰值检 测 法 的不足 下 面 分 别对 峰值 法 和 质心 法 在 波长 检测 中对 误 差 的影 响进 行 分 析 比较 式 中 ， 行 ， 刃为物 体 的质 心 ， 为 各 点 的质量 在 匹配 滤波 检测技 术 中 ， 把 扫 描 结 果 的光 强 分布 曲线 看作 是具有 一 定质 量 的 曲线 ， 曲线 上各 点 的强度 对 应 于物 体 的质 量 ， 把 波 长又 作 为 轴 的位 置 ， 曲线 各 点相 对又 轴 的波 长 对 应 质 心 方 程 中的 ， 则 扫 描 曲线 在又方 向相 对 于又 轴 的 质 心 坐 标叉为 ， ，之︹︸ ‘ ︸且 二 了“ 艺、去 人 一 ，而一 卜二 奄 犷 一 乙 ‘ 一 一 兄一 卜一刀尹 诊‘ 日一山 一 几去 拟问艺 又一 蟀一刀一 月一去了 由式 可见 刃 的输 出 是以 。 一瓜 的偶 函数 ， 所 以 曲线 的质 心 位 置 就 在又。 又 ，处 ， 即质 心 所 在 位 置 的 调 谐 光 栅 的波 长又 就 是 传 感 光 栅 的布 拉 格 波长又 。 另外 ， 由于 ， ， 所 以 的峰值位 置 同样 也 在又 。 几处 ， 此 时用 峰值 法 检测 的结果 与采用 质心 法 是相 同 的 ， 它 们 都对 应 的布拉 格 波 长 质 心 波 长检 测 法 对 精 度 的影 响 从 理 论 上 看 无 论 用 峰 值 法 还 是 质 心 法 检 测 的结 果 应 该 是 相 同 的 ， 但 由于 封 装 工 艺 等 原 因 ， 实 际 的光栅反射谱 并非完全对 称 ， 有 的在粘 贴后 出现 惆啾 现 象 等 ， 在 这种情 况 下 靠 峰值法 检测 布 拉格波长就 很难 保证 测 量 精度 ， 而用 质 心 法 效 果 会好 的 多 因 为虽然 光 栅 出现 惆 啾 、 不 对 称 等现 象 ， 但 由于 在 每 次调 谐 过程 中光 栅 的总体 形状 不 变 ， 所 以扫 描 的光 强 分 布 曲线 的质心 在 曲线 中 的 相 对 位置 也 是 不变 的 ， 用 质 心 的变化 曲线来对 应 传感 的特 性 曲线 能够 保 证 检测 的 良好 重 复性 ， 同 时又 能保 证 系统 高 的测 量 精度 虽 然在 这种 情况 下 曲线 的质 心 位 置 并不 一 定 就 是 布 拉 格 反 射波 长 ， 但 它 的变化 量 和 传 感 光栅 的布 拉格 波 长变化 量 是相 同的 ， 所 以质 心 法 实 际测 量 的是 布拉 格波 长 的变 化量 而 并 非真 正 的布 拉格波长 在 传 感系 统 的测 量 中 ， 布 拉 格波 长又 。 的变 化 反 映 了外 界物 理量 的变化 ， 在 测 量 中真 正 关 心 的是外 界物 理量 又角 图 光强 分 布 曲线 采 用 峰值 检 测 法 时 ， 设在 没 有干 扰 的情 况 下 扫 描 的 峰 值 波 长 为几 。 ， 若 系 统 在端 位 置 引 入 干 扰盯后 使 该位 置 成 为峰值 波 长 ， 那 么 用 峰值 法检 测 的波 长 误 差 为 义孟一又 。 从 。 误 差 与 峰值位 置之 间呈 线 性 关 系 ， 可 见 在 此 位 置进 行 波 长 探 测 的误 差 很 大 如 果 换 用 质 心 方 法 对 上 述 信 号 进 行 波 长 检 测 时 ， 可 以使检 测 误 差 大 大 降低 ， 在 没 有 干 扰 的 情况 下 用 式 计 算 的质 心 波 长 为 全、禹 灰 止资一一 邵 设 了 输 出受 到扰 动 的点在 峰值 附近 第 点 ， 且 扰 动 量 为 则 曲线 的质 心 波长税 为 艺又汤以 ， △乙 艺 又离 双 二 上上一一一一一一一一一一二竺丝一 去了 刀 一 单艺去 琪竺 二 则 由 引起 的质 心 检 测 误 差 为 、 一、 卫舆 斗军生 艺去 艺不 该 由于配石《 去 ， 矛 所 以 二 ， 则又丢一又 ， 即

Vol.26N0.4 巩宪锋等：质心原理在光纤光栅传感波长解调中的应用 ·431· =。.可见，与式(4)相比采用质心测量原理对波 (3)计算其质心坐标得到该测量点的质心波长， 长进行检测要比用峰值检测法的精度高的多， 同样采用该方法重复10次，测量结果如图4所 示，每个扫描曲线对应一个点的完整扫描过程， 3质心波长检测法实验结果 把10个完整的扫描曲线的质心向XO面内投影 图3是通过实验完成的单次波长扫描光强分 就得到FBG1的传感特性曲线.通过对质心法和 布曲线，实验中采用的传感光栅FBG1的3dB带 峰值法波长检测结果进行比较，峰值法的拟和度 宽为0.202nm,调谐光栅FBG2的3dB带宽为 为R=0.9953,而质心法的拟和度为R=0.9994,可 0.195nm,调谐的波长分辨率为0.004nm.在无千 见质心法能更好的拟合传感器的特性，从而大大 扰情况下曲线的峰值波长位置在.=1547.650nm 提高测量的重复性和稳定性 处，对应AD输出的光强I,=186.7,其左、右邻近 位置的强度分别为1=186.5，I=186.0:用质心检 测法处理后的质心波长为e=1547.654nm. -521Z 扫描曲线 -53 FBG传哪特性曲线 200 且 54 -55 160 -56 120 57x Y广1548.0 10 1547.5 一丁扰曲线 非十找曲线 864 1547.0 80L 1547.55 输入位置 201456.5. 1547.601547.651547.701547.75 01546.0 4/nm 图4传感特性曲线标定过程 图3干扰前后光强分布曲线比较 Fig.4 Process to find FBG sensor characteristie Fig.3 Comparison of light distributed curves before and after disturbed 4结论 对波长进行重复扫描的过程中，由于在汝1 位置出现波动△=0.373，占该点光强的0.2%， 在光纤光栅调谐滤波中，峰值法进行波长检 用峰值法处理后的峰值波长变为=1547.657 测误差大，精度低，测量结果不够稳定：而采用质 nm,由式(4)计算波长检测误差为△=沿-.= 心法可显著提高其波长检测的精度，降低其不确 0.007nm,几乎占两个波长分辨率；而用质心检测 定性.通过实验可得质心法比峰值法的波长检测 法进行数据处理后波长6=1547.6539，其误差为 精度可提高70倍，且对传感器特性曲线的拟和 △=-1c=0.0001nm,检测误差比峰值检测法小 效果也得到明显改善， 的多，系统的测量精度提高了70倍，可见采用质 参考文献 心原理可有效降低波长检测的不确定性，大大提 高系统的检测精度. 1 Jackson D A,Ribeiro A BL,Reekie L,et al.Simple mul- 传感器的特性曲线是反映传感器的输入与 tiplexing scheme for a fiber-optic grating sensor network [].0 pt Lett.,1993,18(14):1192 输出之间关系的曲线，是传感器的一项重要参 2 Ribeiro A BL,Ferreira LA,Santos JL,et al.Analysis of 数，本文采用匹配滤波技术作为波长解调器，并 the reflective-matched fiber Bragg grating sensing inter- 用质心波长法对数据进行处理实现了光栅传感 rogation scheme [J].Applied Optics,1997.36(4):934 器特性曲线标定.在标定中，把FBG1的整个波长 3关柏鸥，刘治国，开桂云，等，基于悬臂量结构的光 输入范围分为等步长的10个点，每个点的测量 纤光栅位移传感研究[.光子学报，1999,28(11)：983 过程要通过调谐FBG2波长变化来扫描FBG1的 4刘鸿文.材料力学[M.北京：高等教育出版社.1992 反射谱得到一条完整光强分布曲线，然后用式

巩 宪锋 等 质心 原 理 在 光纤光栅 传 感 波长解调 中的应 用 肠 发 可 见 ， 与式 相 比采 用质 心 测 量 原理对 波 长进 行 检测 要 比用 峰值 检 测 法 的精度 高 的多 质 心 波 长检 测 法 实验 结 果 图 是通 过 实验完成 的单 次波 长 扫 描光 强分 布 曲线 ， 实验 中采 用 的传 感 光 栅 的 带 宽 为 ， 调 谐 光 栅 的 带 宽 为 ， 调 谐 的波长 分 辨 率 为 在 无 干 扰 情 况 下 曲线 的峰值波 长位 置在又 处 ， 对 应 了 输 出 的光 强不“ ， 其 左 、 右 邻 近 位 置 的强度 分 别 为左 ， 吞 二 用 质 心 检 测 法 处 理 后 的质 心 波长 为又 计 算其 质 心 坐 标 得 到 该测 量 点 的质 心 波 长 同样采 用 该 方 法 重 复 次 ， 测 量 结果 如 图 所 示 ， 每个 扫 描 曲线 对 应 一 个 点 的完整 扫 描 过 程 ， 把 个 完 整 的扫 描 曲线 的质 心 向 丫口了面 内投 影 就 得 到 的传 感特 性 曲线 通 过 对 质 心 法 和 峰值 法波长检测 结果进 行 比较 ， 峰值法 的拟和度 为 ， 而 质 心 法 的拟 和 度 为 ， 可 见质 心法 能更 好 的拟 合传 感 器 的特 性 ， 从 而 大 大 提 高测 量 的重 复 性 和 稳 定 性 卜、 叫 千扰 线 ‘ 一 舒扰曲线 又 图 干 扰 前后 光 强 分 布 曲线 比较 啥 · 加 对 波长 进 行 重 复 扫 描 的过 程 中 ， 由于在 位 置 出现 波 动 绷 汗 “ ， 占该 点光 强 的 ， 用 峰 值 法 处 理 后 的 峰 值 波 长 变 为肠 二 ， 由式 计 算波 长 检 测 误 差 为△ 肠一几 ‘ ， 几 乎 占两 个波长 分辨 率 而 用质心 检测 法 进 行 数据 处 理 后 波 长蜕 “ ， 其误 差 为 △ 棍一友 二 ， 检 测误 差 比峰值 检 测 法 小 的多 ， 系统 的测 量 精度 提 高 了 倍 可 见 采 用 质 心 原理 可有效 降低 波长 检测 的不确 定性 ， 大 大提 高系统 的检测 精度 传 感 器 的特 性 曲线 是 反 映 传 感 器 的 输 入 与 输 出之 间关 系 的 曲线 ， 是 传 感 器 的一 项 重 要 参 数 本 文 采用 匹 配 滤 波 技 术 作 为波 长解 调 器 ， 并 用 质 心 波 长 法 对 数 据 进 行 处 理 实现 了光 栅 传 感 器特 性 曲线标 定 在标 定 中 ， 把 的整个波长 输 入 范 围分 为等 步长 的 个 点 ， 每 个 点 的测 量 过程 要 通 过 调 谐 波 长 变化 来扫 描 的 反射 谱 得 到 一 条 完 整 光 强 分 布 曲线 ， 然 后 用 式 结 论 在 光 纤 光 栅 调 谐 滤 波 中 ， 峰值 法 进 行 波 长 检 测 误 差 大 ， 精 度 低 ， 测 量 结 果不 够 稳 定 而 采 用质 心 法 可 显 著提 高其波长 检测 的精 度 ， 降低 其 不确 定性 通过 实验 可 得质 心法 比峰值 法 的波长 检 测 精度 可 提 高 倍 ， 且 对 传 感 器 特 性 曲线 的拟 和 效 果 也 得 到 明显 改 善 参 考 文 献 ， ， ， 一 ， ， 瓦 ， ， ， 一 ， ， 关柏 鸥 ， 刘 治 国 ， 开 桂 云 ， 等 基 于 悬 臂量 结构的光 纤光 栅位移传感研 究 光 子学报 ， ， 刘鸿 文 材料 力 学 北京 高等教育 出版 社

·432· 北京科技大学学报 2004年第4期 Application of Centroid Principle to Wavelength Demodulation of Fiber Grating Sensors GONG Xianfeng',LI Zhongfu",WANG Changsong",GUO Zhuanyun,LU Kecheng',LI Yigang 1)Mechanical Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Institute of Physics,Nankai University,Tianjin 300071,China ABSTRACT Among the tunable filter technologies of optical fiber grating sensors,the peak method is an usual way,but it has poor precision and the result is unstable.A centroid principle method was provided,which uses the detection of wavelength variation by the centroid of scanned light intensity distribution curves.Compared with the peak method the accuracy is improved 70 times and the error of the wavelength detection decreases greatly. KEY WORDS centroid principle;wavelength demodulation;fiber grating 里5rYw里5a里66YoYa6Ye里6Y6a65单a5a65理5t55o堂5堂6里65理o6理5里5ttn7-里6理o望o6里a6里w堂Yo6望6t6里6堂s堂o里6里a From Journal of University of Science and Technology Beijing,2004,11(4):354 Heat radiative characteristics of ultra-attenuated materials XIA Dehong,WU Yonghong Mechanical Engineering School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 10008,China ABSTRACT From the microstructure of heat radiation,the interaction between the incident heat radiative wave and the electromagnet-ism syntonic wave is analyzed to reveal the emission,absorption,transmission and reflection mechanisms of the incident heat radiative wave in materials.Based on Lorentz dispersion theory,the effect of optical parameters on heat radiative characteristics is also analyzed.The method of ultra-attenuation and nanocrystallization improving the heat radiative characteristics of the material and the emissivity dispersion of the ultra-attenuated ma- terials are brought to light. KEY WORDS heat radiation;syntonic wave;dispersion;ultra-attenuation;nanocrystallization

北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 从 幽 勿 心几 口” 向，砰汪 。 衅 ， 之〔〕 狡 ， 孟沁 梦 ， 瑰 丫 加坦 ， 即 毛戈 留 ， ， 】朋石加妞 勿 ， 血 ， ， 肠泊 曲 『 ， 国‘ ， 记 切附 切旧 如 」‘ 血 玩 磁 仰 臾妙 扩王叹 ， 万 司石叼 ‘ 内口， 甲 妙 。 画。 目助 介 恤。 份 ， ， 刃 枉 ， 叨 一 ， 叽 别滋 ’ 价 “ 助阁 】 说 找唱 己 别门‘ 枉韧 记 目比 、 苗 ， 压廿。 乙时