FBG传感器微弱信号预处理

3 实验及数据分析
试验中，光源采用深圳朗光科技的C波段(1 525～1 565 nm)宽带光源(ASE—C型)，输出光功率为13 dBm，光谱密度≥-4 dBm／nm(1528～1560 nm)，约为0．4 mW／nm；FBG传感器(CB—FBG—GFRP—W01型)采用表面式应变传感器，反射光谱带宽为0．2 nm，反射率≥90％，则反射光功率为
0．4 mW／nm×0．2 nm×0．9=0．072 nW=72 nW (5)
而PIN管的光谱响应度0．8 A／W，则光电流为
72 nW×0．84 A／W=54．6 nA (6)
由此可见待检测的光功率和光电流均较小，分别为nW级和nA级。则该检测电路的理论输出为
VTO=57．6 nA×100 kΩ x2．575×(277．78+1)≈4．43 V (7)
通过Tektronix示波器对本光电检测电路进行分析，Ch1通道为FBG光解调信号经预处理电路转换后的电压波形，精细标度为1 V，电压峰值约为3．8 V；Ch2通道为FFP—TF的驱动电压波形，为0～18 V的锯齿波。电压输出波形如图9所示。

光信号在传输过程中，由于光纤的插入损耗、端面反射等原因，会出现实际峰值(3．8 V)比理论峰值(4．13 V)小的现象，但此电压值能够满足FBG传感系统的需要。

4 结束语
文中针对FBG传感器解调信号微弱特点，设计了光电检测电路，实现了微弱解调光信号的提取、转换与放大。该电路的前置放大部分与PIN管直接相连，再经4阶低通Butterworth滤波电路滤波，最后通过主放大电路进行放大。该检测电路可将72 nW的光信号转换成3．8 V的电压信号，具有较高的信噪比，为后续的处理工作提供了稳定可靠的信号。