基于NI數(shù)據采集模塊光纖光柵傳感解調系統(tǒng)研究.pdf

1、經過幾十年的發(fā)展，光纖光柵傳感技術已經從實驗室走向實際應用，正在獲取應有的市場地位，在物聯(lián)網產業(yè)的帶動下，光纖布拉格光柵傳感技術逐步形成五大應用領域:智能結構、工業(yè)、生物醫(yī)學、自然生態(tài)和人居環(huán)境。隨著光纖布拉格光柵傳感器、系統(tǒng)光源和系統(tǒng)光路設計的不斷更新，對其傳感解調技術也提出了更高的要求。在FBG傳感解調系統(tǒng)中傳感信號的采集是一個關鍵環(huán)節(jié)，數(shù)據采集模塊的精度和速度會直接影響FBG傳感解調系統(tǒng)的測量精度。在大數(shù)據時代即將到來的今天，數(shù)據

2、的采集和處理已成為各個領域的重要生產因素。數(shù)據時代在對人類采集和處理數(shù)據的能力提出挑戰(zhàn)的同時，也為人們獲得更加先進的洞察能力提供了的空間與潛力。美國國家儀器公司(National Instructions，NI)生產制造的數(shù)據采集模塊具有高精度、高速率和大動態(tài)范圍等特點，而且能使用C/C++等多種編程語言對其進行再次開發(fā)。自成立三十多年以來，美國國家儀器在數(shù)據采集領域一直處于領航地位，不斷致力于數(shù)據采集平臺的開發(fā)和長遠的發(fā)展目標是NI數(shù)

3、據采集產品長期兼容性和完善技術支持的根本保證。
　　 目前，很多國內外單位和企業(yè)在研究光纖光柵傳感解調系統(tǒng)的過程中，設計和研究數(shù)據采集模塊時，一般都自行研發(fā)，這樣會大大延長系統(tǒng)開發(fā)的時間，不利于新產品的發(fā)布。本文對光纖布拉格光柵傳感原理及其傳感解調技術展開了深入研究，在NI數(shù)據采集模塊進行軟件開發(fā)的基礎之上，首先對波長解調技術進行了相關研究，成功制作了基于NI數(shù)據采集模塊的FBG波長解調系統(tǒng)并進行了測試標定實驗;然后針對光纖光柵

4、高頻振動傳感技術搭建了基于NI數(shù)據采集模塊的FBG高頻振動傳感解調系統(tǒng)，并進行了相關測試實驗。
　　 全文的內容主要包括:介紹了FBG傳感技術及其國內外研究現(xiàn)狀，從原理上闡述了FBG傳感原理和FBG傳感解調技術，并對幾種常見的解調技術進行了性能對比。接著詳細敘述了NI數(shù)據采集模塊的硬件電路分析和軟件開發(fā)過程，在此基礎之上，提出了兩種基于NI數(shù)據采集模塊的FBG解調系統(tǒng):第一種解調系統(tǒng)是基于NI數(shù)據采集模塊的FBG波長解調系統(tǒng)，在