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文檔簡介
1、光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating,F(xiàn)BG)傳感器是一種新型的光無源器件,在抗電磁干擾、輕巧、靈敏度、耐腐蝕性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。近年來,隨著FBG傳感檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,F(xiàn)BG傳感器已廣泛地應(yīng)用到航空航天、石油化工、電力系統(tǒng)、土木工程、生物化學(xué)以及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。當(dāng)前,在一些大型工程及結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)中往往需要大量的傳感器,比如對(duì)大型建筑物結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)可能需要幾百上千個(gè)傳感器,單點(diǎn)FBG傳感技術(shù)已無法滿足實(shí)際需求,因此國內(nèi)外學(xué)者對(duì)
2、分布式光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,并已提出了多種分布式光纖光柵傳感解調(diào)方案,但主要以有源解調(diào)方法為主,該方法采用單一波長在傳感光譜范圍內(nèi)對(duì)波長進(jìn)行掃描,將傳感光信號(hào)按波長依次進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,因而在解調(diào)速度、響應(yīng)速度、光譜資源利用率等方面都不能令人滿意,因此有必要開發(fā)一種高響應(yīng)度、高精度和成本適中的分布式多通道光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)。
本文對(duì)多通道分布式FBG傳感網(wǎng)絡(luò)的波長解調(diào)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,在詳細(xì)分析各種常見的光纖布拉
3、格光柵波長解調(diào)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Waveguide grating,AWG)的多通道光纖布拉格光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由寬帶光源、光隔離器、光耦合器、光環(huán)路器、FBG傳感器、AWG、光電轉(zhuǎn)換電路、調(diào)理放大電路、低通濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、ARM控制電路以及上位機(jī)監(jiān)測(cè)軟件等組成,采用光捏法對(duì)FBG傳感器波長偏移量進(jìn)行解調(diào),系統(tǒng)采用STM32F107作為系統(tǒng)的控制芯片,高速8通道ADS83
4、45作為信號(hào)采集芯片,實(shí)現(xiàn)多通道傳感數(shù)據(jù)的采集,使用LabVIEW2014軟件編寫人機(jī)交互界面,通過串口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換,完成多通道數(shù)據(jù)同時(shí)采集、解調(diào)、顯示及存儲(chǔ)功能。實(shí)驗(yàn)中對(duì)單通道8個(gè)FBG傳感實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該解調(diào)系統(tǒng)的各通道采樣頻率為1KHz,波長解調(diào)范圍為1545.30~1560.50nm,溫度測(cè)量誤差為±0.3℃,波長解調(diào)精度為±3pm,波長分辨率為1pm。若需實(shí)現(xiàn)對(duì)更多FBG傳感器的測(cè)量,可通過
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