本文關(guān)鍵詞：基于FPGA和F-P濾波器的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)

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【摘要】：光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)作為新型光傳感器件,較傳統(tǒng)電傳感器具有耐腐蝕、精度高、抗電磁干擾、分布式傳感等優(yōu)勢(shì),已被廣泛應(yīng)用于安全監(jiān)測(cè)、建筑結(jié)構(gòu)、航空航天等領(lǐng)域。而光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)一直是光纖光柵傳感技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn),因此設(shè)計(jì)出一套低成本、高精度的解調(diào)系統(tǒng)對(duì)光纖傳感技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。本文從光纖光柵傳感理論出發(fā),結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用需求,詳細(xì)分析比較了5種常用解調(diào)方式,選擇基于可調(diào)諧光纖法布里-珀羅(FFP)濾波器設(shè)計(jì)和研制一套光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)。在測(cè)試和分析系統(tǒng)光路及核心部件性能后,根據(jù)FFP的掃描特性使用FPGA生成FFP驅(qū)動(dòng)電源。接著針對(duì)FFP壓電陶瓷(PZT)的非線性特性,通過(guò)在FPGA中使用直接頻率合成(DDS)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行線性補(bǔ)償。最后以FPGA為核心,設(shè)計(jì)A/D數(shù)據(jù)采集模塊、串口發(fā)送與接收等硬件功能模塊,成功實(shí)現(xiàn)了傳感光柵反射譜數(shù)據(jù)的采集及FPGA與上位機(jī)之間的通信。本文基于LabVIEW平臺(tái)開發(fā)上位機(jī)軟件系統(tǒng),首先通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì)FPGA串口上傳數(shù)據(jù)的接收和實(shí)時(shí)顯示的功能。其次,為了從有限數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)較精確的布拉格波長(zhǎng)測(cè)量,提出采用L-M算法對(duì)光柵反射光譜進(jìn)行擬合,得到反射光譜的峰值位置,從而實(shí)現(xiàn)溫度/應(yīng)變的測(cè)量。最后,為解決FFP自身的漂移等問(wèn)題對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的影響,提出串聯(lián)一根應(yīng)力傳感光柵對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行標(biāo)定的方法,使用應(yīng)力標(biāo)定光柵和待測(cè)溫度傳感光柵反射光的中心波長(zhǎng)差對(duì)待測(cè)光柵中心波長(zhǎng)進(jìn)行修正,提高了光柵反射峰中心波長(zhǎng)的測(cè)量精度。經(jīng)測(cè)試,本系統(tǒng)在采用波長(zhǎng)擬合及定標(biāo)光柵后,系統(tǒng)解調(diào)中心波長(zhǎng)漂移小于15pm,結(jié)合所使用的傳感光柵溫度波長(zhǎng)敏感系數(shù)27.3pm/℃,系統(tǒng)溫度解調(diào)精度小于0.55℃。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TN791;TN713

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1 葉宗順;劉果;李桂平;王軍濤;;高精度光纖光柵解調(diào)儀的研制及應(yīng)用[J];水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè);2010年06期

2 李政穎;周祖德;童杏林;熊濤;唐智浩;蔡林均;趙猛;;高速大容量光纖光柵解調(diào)儀的研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

3 張鍵;劉波;開桂云;高宏偉;史青;司立彬;董孝義;;實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性的工程化光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究[J];光子技術(shù);2006年02期

4 張?zhí)斓?賀鋒濤;周強(qiáng);賈瓊瑤;李雪峰;;光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的尋峰算法研究[J];激光技術(shù);2013年01期

5 黃斌;;基于高速光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的高速公路路況監(jiān)控系統(tǒng)研究[J];淮陰師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

6 畢衛(wèi)紅,李衛(wèi);基于偏振光干涉的一種新型的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)[J];中國(guó)激光;2004年08期

7 史振江;任穎;耿曙光;;基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究[J];石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2007年02期

8 張翠;胡文彬;;基于計(jì)算機(jī)并口光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究[J];武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年01期

9 周勤峰;徐鐵峰;;基于串口的光纖光柵解調(diào)儀多通道擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)[J];寧波大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版);2007年03期

10 李永倩;朱向南;姚國(guó)珍;;光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn)[J];光通信技術(shù);2011年09期

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1 龔強(qiáng);基于FPGA和F-P濾波器的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)[D];南昌航空大學(xué);2016年

2 蔡源吉;高速光纖光柵解調(diào)儀的實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2009年

3 李珉端;光纖光柵解調(diào)儀表的研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

4 杜峰;工業(yè)用光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];武漢理工大學(xué);2013年

5 唐智浩;高速光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)測(cè)軟件設(shè)計(jì)[D];武漢理工大學(xué);2013年

6 杜平;紅外CCD在光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

7 董瑞;基于ARM的光纖光柵解調(diào)信號(hào)處理技術(shù)的研究[D];西安理工大學(xué);2009年

8 高卓婷;提高光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)測(cè)量精度的方法研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

9 劉紅雨;基于非均勻采樣的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)[D];中北大學(xué);2014年

10 李靜;基于DSP的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：1146862