匹配光柵傳感網(wǎng)絡(luò)的高精度溫度控制系統(tǒng)研究.pdf

1、光纖光柵傳感器具有精度高、速度快、抗電磁干擾等特點(diǎn)，受到了越來(lái)越多的關(guān)注?；跁r(shí)分復(fù)用的匹配光柵傳感技術(shù)較之傳統(tǒng)光纖傳感技術(shù)（如波長(zhǎng)掃描）具有更高的解調(diào)速率，從而更能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求，然而在這種傳感方案中由于加工工藝、安裝預(yù)應(yīng)力以及環(huán)境溫度變化等因素的影響，會(huì)直接導(dǎo)致傳感與匹配光柵的初始中心波長(zhǎng)出現(xiàn)失配情況，進(jìn)而影響系統(tǒng)的解調(diào)精度和范圍。
　　 本文正是針對(duì)匹配光柵傳感網(wǎng)絡(luò)中參考光柵與傳感光柵中心波長(zhǎng)失配的問(wèn)題，采用半導(dǎo)體制冷

2、器，設(shè)計(jì)了一套溫度控制系統(tǒng)，其硬件電路采用了主控制板與若干溫度補(bǔ)償子模塊相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。主控制板通過(guò)改變各個(gè)子模塊上半導(dǎo)體制冷器的溫度來(lái)調(diào)節(jié)相應(yīng)參考光柵節(jié)點(diǎn)的中心波長(zhǎng)，使得系統(tǒng)能夠消除各種預(yù)應(yīng)力等初始因素的影響，確保傳感光柵和參考光柵中心波長(zhǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)初始匹配，同時(shí)還可消除環(huán)境溫度變化而帶來(lái)的交叉影響，進(jìn)而提高后繼應(yīng)變監(jiān)測(cè)與解調(diào)的可靠性。
　　 本文所設(shè)計(jì)的溫度補(bǔ)償控制系統(tǒng)主要分為系統(tǒng)硬件、機(jī)械結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)三部分。首先，利用光

3、纖光柵的溫度與應(yīng)變特性闡述了溫度補(bǔ)償控制方案的具體模型，結(jié)合半導(dǎo)體制冷器，給出了整個(gè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案;其次，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)，形成了完整的溫度補(bǔ)償控制系統(tǒng);最后，基于已搭建的光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)電路的綜合調(diào)試，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證與優(yōu)化。最終結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的溫度補(bǔ)償控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體制冷器的溫度進(jìn)行較為精確的調(diào)節(jié):在0到20℃的控制范圍內(nèi)溫控精度在0.2℃以內(nèi)，且穩(wěn)定后溫度的抖動(dòng)性