本文關(guān)鍵詞：基于壓電陶瓷的布拉格光纖光柵匹配測溫系統(tǒng)

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【摘要】：布拉格光纖光柵(FBG)傳感器因其抗干擾能力強、耐腐蝕、無緣性、易于組網(wǎng)等得優(yōu)點,受到國內(nèi)外越來越多研究人員的重視。但是FBG的傳感信號解調(diào)的難度大,成本高。本文設(shè)計了一種基于壓電陶瓷的FBG解調(diào)系統(tǒng),具有成本低,結(jié)構(gòu)簡單,解調(diào)精度高等的優(yōu)點。本文研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面:首先,分析了國內(nèi)外FBG的發(fā)展歷程,介紹了FBG傳感的優(yōu)勢,對FBG的發(fā)展前景進(jìn)行了展望;結(jié)合FBG的耦合模式理論,對FBG溫度和應(yīng)力的傳感模型就行了深入的分析;并且對幾種傳統(tǒng)的FBG解調(diào)方式進(jìn)行了詳細(xì)的論述比較,根據(jù)實際需求選擇了基于壓電陶瓷的FBG解調(diào)方式。其次,對壓電陶瓷的特性進(jìn)行了深入的分析研究,選擇了中心波長為1560nm的FBG作為系統(tǒng)的測量光柵,將FBG粘貼于壓電陶上,通過對壓電陶瓷施加鋸齒波電壓,可以得到不同的驅(qū)動電壓對應(yīng)的FBG中心波長。并且對光電轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊、信號處理模塊等進(jìn)行了設(shè)計驗證。再次,對嵌入式平臺STM32進(jìn)行了詳細(xì)的論述,對STM32的數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行了比較詳細(xì)的說明,對STM32平臺的AD轉(zhuǎn)換模塊和LCD顯示控制模塊進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹,能夠通過電壓-溫度算法在LCD上對測得的溫度進(jìn)行顯示。最后對整體系統(tǒng)進(jìn)行實驗驗證,實驗結(jié)果表明系統(tǒng)具有較高的測量精度,穩(wěn)定性良好,能夠應(yīng)用到實際測溫系統(tǒng)中,具有一定的實用價值。
【關(guān)鍵詞】：FBG 解調(diào) 壓電陶瓷 STM32
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH811;TN253
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 引言9-10
• 1.2 FBG國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 FBG傳感技術(shù)的研究意義11-12
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容12-13
• 第2章 FBG傳感機理及常見解調(diào)方法13-25
• 2.1 FBG傳感理論基礎(chǔ)13-16
• 2.2 FBG的傳感機理16-19
• 2.2.1 FBG的傳感原理16
• 2.2.2 溫度-中心波長的傳感模型16-17
• 2.2.3 應(yīng)力-中心波長的傳感模型17-19
• 2.3 FBG的常用解調(diào)方法19-23
• 2.3.1 光譜儀解調(diào)法19
• 2.3.2 光纖法布里-珀羅可調(diào)濾波器解調(diào)法19-20
• 2.3.3 邊緣濾波法20-21
• 2.3.4 非平衡M-Z干涉儀解調(diào)法21-22
• 2.3.5 可調(diào)諧窄帶激光器解調(diào)法22-23
• 2.3.6 匹配解調(diào)法23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第3章 FBG解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案25-40
• 3.1 系統(tǒng)方案設(shè)計25-26
• 3.2 解調(diào)系統(tǒng)26-39
• 3.2.1 壓電陶瓷特性26-27
• 3.2.2 寬帶光源的選擇27-29
• 3.2.3 光電探測器模塊29-30
• 3.2.4 FBG的選擇30-31
• 3.2.5 壓電陶瓷驅(qū)動電源31-36
• 3.2.6 系統(tǒng)電源的設(shè)計36-38
• 3.2.7 光電信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)計38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計40-46
• 4.1 嵌入式系統(tǒng)簡介40-41
• 4.2 FBG解調(diào)系統(tǒng)核心處理器41-45
• 4.3 本章小結(jié)45-46
• 第5章 FBG解調(diào)系統(tǒng)性能分析46-50
• 5.1 實驗樣機46
• 5.2 FBG解調(diào)系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性測試46-48
• 5.3 本章總結(jié)48-50
• 結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-56
• 致謝56-57
• 作者簡介57

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：791015