光纖Bragg光柵波長(zhǎng)檢測(cè)信號(hào)處理系統(tǒng)研究.pdf

1、FBG傳感器是目前光纖光柵傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一.布拉格反射波長(zhǎng)可受溫度應(yīng)變等物理量調(diào)制的特性使其廣泛的應(yīng)用于光纖傳感等領(lǐng)域.作為傳感元件,光纖光柵將被測(cè)信息轉(zhuǎn)化為其反射波長(zhǎng)的移動(dòng),即波長(zhǎng)編碼,因而不受光源功率波動(dòng)和系統(tǒng)損耗的影響.另外,光纖光柵具有可靠性好、抗電磁干擾、抗腐蝕等特點(diǎn),易于將多個(gè)光纖光柵串聯(lián)在一根光纖上構(gòu)成光纖光柵陣列,實(shí)現(xiàn)分布式傳感,這是其他傳感元件所不及的.在大型航空航天器、海洋平臺(tái)、高層建筑、大跨度橋梁等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的

2、健康監(jiān)測(cè)中有著廣闊的應(yīng)用前景.如何對(duì)光纖光柵的波長(zhǎng)編碼信號(hào)進(jìn)行解調(diào),是實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感實(shí)用化的關(guān)鍵,對(duì)中心波長(zhǎng)移位的檢測(cè)精度直接限制了整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度.用光譜儀檢測(cè)方法的缺點(diǎn)是傳統(tǒng)光譜儀分辨率較低,無法滿足要求.高分辨率的光纖光譜分析儀價(jià)格昂貴,體積龐大,更重要的是它不能直接輸出對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)變化的電信號(hào),這對(duì)于測(cè)量結(jié)果的記錄、存儲(chǔ)和顯示以及提供給控制回路必要的電信號(hào)已達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的目的都是極為不利的.近年來國(guó)內(nèi)外的許多研究工

3、作都集中到這一方面,競(jìng)相開發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且實(shí)用的高分辨率光纖光柵傳感器信號(hào)解調(diào)系統(tǒng).采用MCS-51系列CPU作為信號(hào)處理卡板載MCU也存在一些比較嚴(yán)重的問題,如CPU的指令執(zhí)行速度慢,總線帶寬窄等缺點(diǎn),不能完成數(shù)據(jù)的高速處理.針對(duì)以上問題,采用了一種基于DSP和CPLD的信號(hào)處理卡,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)高速處理和傳輸.從解調(diào)系統(tǒng)的功能與系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求出發(fā),在采用F-P腔濾波法的基礎(chǔ)上引入高速數(shù)字信號(hào)處理卡,形成一套全新的解調(diào)方案,同時(shí)也針對(duì)該