基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究.pdf

1、光纖Bragg光柵傳感器(FBG)是利用Bragg光柵波長對溫度，應(yīng)力的敏感特性而制成的一種新型的光纖傳感器，除具有傳統(tǒng)電類傳感器的功能外，它還具有抗電磁場干擾，測量范圍廣，動態(tài)范圍大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，其被廣泛應(yīng)用于大型復(fù)合材料和混凝土的結(jié)構(gòu)監(jiān)測，智能材料的性能監(jiān)測，電力工業(yè)，消防和化工等領(lǐng)域。光纖光柵傳感器的解調(diào)技術(shù)是當(dāng)前光纖光柵傳感技術(shù)研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，也是國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)的研究的熱門課題之一。 首先，本文對光纖光

2、柵傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了回顧和展望。簡單介紹了光柵的常用制作方法和應(yīng)用現(xiàn)狀。系統(tǒng)的分析了光纖Bragg光柵對溫度、應(yīng)變(壓力)的傳感機(jī)理。 接著，本文分析了光纖光柵傳感信號解調(diào)的原理，對已有的各種解調(diào)方法進(jìn)行了分類對比探討，重點(diǎn)分析了其特點(diǎn)和性能，選擇可調(diào)諧法布里—珀羅腔法作為解調(diào)方法。采用兩塊MCU(AT89C52)設(shè)計(jì)出了光纖Bragg光柵的解調(diào)系統(tǒng)的硬件平臺，基于本硬件平臺設(shè)計(jì)了相應(yīng)的解調(diào)軟件。根據(jù)分布式測量的特

3、點(diǎn)，該系統(tǒng)針對全同光纖光柵的解調(diào)設(shè)計(jì)了一套解調(diào)算法，并在單片機(jī)上通過驗(yàn)證，效果良好。另外在該硬件平臺上，還設(shè)計(jì)出了人機(jī)界面接口電路，能以LED方式實(shí)時(shí)顯示溫度的最大值并能實(shí)時(shí)報(bào)警。采用雙CPU解調(diào)法較好的解決了單片機(jī)資源有限的問題。目前，該系統(tǒng)已運(yùn)用于光纖光柵火災(zāi)探測領(lǐng)域。 其次，也是為了實(shí)現(xiàn)高速光纖Bragg光柵信號的解調(diào)，本文最后還設(shè)計(jì)基于ARM光纖Bragg光柵信號的解調(diào)系統(tǒng)。詳細(xì)討論了ARM芯片的選型和設(shè)計(jì)方法。介紹了A