發(fā)布時間：2020-04-10 01:33

【摘要】：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)時顯示溫度的最大值并能實(shí)時報(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ARM的引導(dǎo)系統(tǒng)——bootloader和嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的移植,最后在基于μC/OS-Ⅱ的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單的開發(fā)。
【圖文】：

圖3一7可調(diào)諧的光纖激光器作為光纖光柵解調(diào)器示意圖圖3一7是一種可調(diào)諧光纖激光器用做光纖光柵解調(diào)器的原理圖。由欽寶石激光器發(fā)出的980nlll的激光作為泵浦光源，經(jīng)980/155n0m波分復(fù)用器(wDM)注入5米長的摻餌光纖，摻餌光纖的輸出端為鍍銀反射鏡。WDM的另一端為帶有光柵的傳感光纖，于是鍍銀反射鏡和光纖光柵之間就形成一個諧振腔，當(dāng)泵浦光輸入時就會形成激光振蕩。由于光柵對反射光有選擇性，而鍍銀反射鏡則為寬帶反射鏡，因此只有波長為入。(光柵的中心波長)的光才能起振。當(dāng)外界物理量(溫度或應(yīng)變)發(fā)生變化時，光柵的中心波長發(fā)生移位，從而使激光器的輸出波長改變，實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧。該系統(tǒng)實(shí)際上是光纖有源傳感系統(tǒng)，激光器輸出波長隨溫度的變化率就是光柵的中心波長隨溫度的變化率

各各種二二兮點(diǎn)愉愉愉愉愉愉愉愉愉愉測測七七七當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)當(dāng)圖4一3Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖因?yàn)楣饫wF一P濾波器是可調(diào)諧窄帶濾波器，當(dāng)光纖F一P濾波器的導(dǎo)通中心波長與某一反射波長相等時，那么這個反射光就會通過光纖-FP濾波器進(jìn)入到光電探測器，光電探測器將這一光纖光柵的反射光變換成電信號，給定一個閉值電壓對它整形，就得到一個規(guī)則的方波脈沖信號。我們將該方波信號送到單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)的外部中斷引腳通過檢測方波脈沖的上升沿或下降沿對應(yīng)的驅(qū)動電壓值。由于全同光柵反射最大波長值和邊沿驅(qū)動電壓一一對應(yīng)，，我們可以來換算出全同光柵反射最大波長值，進(jìn)而計(jì)算被測物理量。由于驅(qū)動電壓是單片機(jī)通過程序控制的
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TP368.12

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張文博;高壓玻璃鋼管道內(nèi)固化控制及工藝優(yōu)化[D];哈爾濱理工大學(xué);2011年

本文編號：2621560