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基于GPON的光纖光栅通信網與傳感網融合技術研究

        為了便于實作光纖光栅傳感網的傳感信号的遠端傳輸和通信,本文提出了利用現有通信網的成熟技術對有線光纖光栅傳感信号的傳輸和融入通信網的方案進行了研究。該方案是一種新型的基于吉比特無源光網絡GPON (Gigabit Passive Optical Network)的有線接入方案,它利用現有已鋪設的通信網網絡,避免了大規模鋪設專用光纖傳感信道的巨大代價,節約了人力和物力資源,同時也增加了傳感網組網的靈活性。方案中僅用一個監控中心實作對多個傳感網絡的監控,不僅克服了現場監控範圍有限的缺陷,而且便于實施集中統一的管理,為傳感現場提供了可靠的安全保障。本文對傳感網絡自身的特點進行了研究,同時也分析了現有接入網的接入現狀,對傳感網如何接入GPON進行了具體分析。

        光纖光栅傳感器是對布拉格反射波長進行編碼,當光栅周圍的溫度、應變、應力或其它待測實體量發生變化時,光栅周期或纖芯折射率也會發生變化,進而使光栅布拉格信号的波長産生位移,通過該波長位移情況,就可推測得到待測實體量的變化情況。圖2.1為波分複用/解複用技術的原理圖。寬譜光源或波長可調諧光源入射到光纖的一端,經耦合器照射到光纖光栅上,經光纖光栅傳感器陣列反射的信号經過濾波器解調,将多個波長複用的光信号逐一解調為單個波長信号,而其與光纖光栅陣列中的探測點是一一對應的,将解調的信号經光電探測器探測後進行資料處理,即可得到所測實體量的分布式傳感資訊。

基于GPON的光纖光栅通信網與傳感網融合技術研究
基于GPON的光纖光栅通信網與傳感網融合技術研究

       波分複用就是把不同波長的信号複用在一根光纖上傳輸,進而提高光纖帶寬資源的使用率。由于每一個測量點即光纖光栅傳感器的工作光譜空間互不重合,是以每個測量點的反射光和透射光所在的光譜範圍也不同,利用這個特點就可把測量值與測量點對應起來。此種方式比較簡單,可靠性較強,對光信号的檢測也簡便可行,信噪比較高。但傳感點數受光源的帶寬和光纖的通光視窗的限制,一般的LD光源可允許的傳感點數為幾個到十幾個。

        首先,分析了光纖光栅FBG(Fiber Bragg grating)傳感器原理,傳感網絡的性能,并對傳感網的複用技術和解調技術進行了研究。

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