基于c8051f410單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀

1、第2l卷第6期2008年12月山東科學(xué)SHANDONGs(砌CEv0121No6Dec2008基于C8051F410單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀王哲1，魏玉賓2，李淑娟2，李艷芳2(1山東微感光電子有限公司，山東濟(jì)南250014；2山東省科學(xué)院激光研究所，山東濟(jì)南250014)摘要：設(shè)計(jì)了一種基于C8051F410單片機(jī)的新型光纖光柵解調(diào)儀，利用DFB激光器波長(zhǎng)可調(diào)的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)一定波長(zhǎng)范圍光纖光柵傳感器的解調(diào)，溫度精度可以達(dá)到O5。C以內(nèi)。解

2、決了長(zhǎng)期必須采用光譜分析原理等手段才能實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)檢測(cè)的問(wèn)題，同時(shí)提供一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、低成本的方案，既可以作為試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備，又可以配備到具體的產(chǎn)品中。關(guān)鍵詞：光纖傳感器；單片機(jī)；DFB光源；C8051F410‘中圖分類號(hào)：TP216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AASingleChipMachineC8051F410BasedFiberBraggGratingDemodulatorWANGZbelWEIYubu2LIShujuad，LIYah—W(1Shan

3、dongM／crosenserPhoton／cs厶刪J／nan250014，China；2Instituteoflnaer，ShandongAcademyof&ien鯽，Jinan250014，China)Abstract：Wedeviseanewsingle—chipmachine(SCM)C8051F410basedfiberBraagggrating(FBG)demodulatorandemploythecharacteristi

4、cofadjustablewavelengthofthelaserDFBtorealizethedemodulationofaFBGsensorwithincertainwavelengthrangeItstemperatureaccuracyis05oCWesolvetheproblemthatwavelengthdetectionnmstbeimplementedbytheapproachofspectralanalysis，and

5、presentasimple，practicableandlowcostsolution，inwhichthemodulator鋤notonlybeservedasanexperimentaltestequipmentbutalsobeintegratedintoaspecificproductKeywords：opticalfd)ersensor；SCM；DFBsource；C8051F410隨著光纖光柵傳感器的廣泛應(yīng)用，對(duì)解調(diào)光纖光

6、柵傳感器[11的解調(diào)器的需求也隨之增加。現(xiàn)有的大多數(shù)光纖解調(diào)設(shè)備主要用于實(shí)驗(yàn)室的科研儀器，價(jià)格昂貴，不適用于裝配現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或單個(gè)產(chǎn)品。本文介紹的是利用新華龍C8051F410單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的光纖光柵解調(diào)儀。1光纖光柵解調(diào)儀的解調(diào)原理DFB激光器具有一種特性，其驅(qū)動(dòng)電流與發(fā)出的激光信號(hào)的波長(zhǎng)有一定的比例關(guān)系，關(guān)電流—波長(zhǎng)(25℃)O204060∞100120140160180200220240電流脅圖1驅(qū)動(dòng)電流與波長(zhǎng)關(guān)系曲線收稿

7、日期：20080830作者簡(jiǎn)介：王哲(1961一)。男，技術(shù)總監(jiān)。主要研究方向：光纖傳感系統(tǒng)，微電子應(yīng)用技術(shù)。Email：wmgzhebj@163coinO98765432lO98n∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞鈔鈔：2：2：2”：2：2：2=2”””：2：2驀＼半稿萬(wàn)方數(shù)據(jù)70山東科學(xué)2008年24溫度控制電路DFB光源發(fā)出的光波長(zhǎng)對(duì)溫度敏感度很高，在1560am波長(zhǎng)的范圍內(nèi)0I。C的變化將產(chǎn)生lopm的波長(zhǎng)變化。因此如果解調(diào)pIIl級(jí)的波長(zhǎng)精

8、度，必須保證DFB光源的溫度恒定精度在001℃的量級(jí)上。為此我們選用美國(guó)ADI公司的溫控電路ADN8830作為光源的溫度控制電路，可以穩(wěn)定在001℃范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)溫控電路的控溫點(diǎn)的可隨時(shí)修改和設(shè)置，這里采用單片機(jī)的另外一個(gè)D／A輸出接口實(shí)現(xiàn)控溫功能(見(jiàn)圖5)。單片機(jī)的D／A輸出口IDAl輸出的電流，經(jīng)電阻R1轉(zhuǎn)換成電壓提供給ADN8830的TEMPSET端，作為控溫參考電壓值。25其它電路前面介紹過(guò)C8051F410單片機(jī)本身配備有2

9、4個(gè)MD模擬外設(shè)，這些外設(shè)通過(guò)與通用圖5光源溫控電路圖接口共用相同接口端子對(duì)外連接，不用A／D功能時(shí)端口作為通用接口使用。在這里我們使用其中8個(gè)端口作為輸入采樣的MD接口用，其它端口作為通用接口使用，其中有顯示控制、鍵盤輸入等功能。C8051FXX系列單片機(jī)由于其執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn)的51系列單片機(jī)提高十幾倍，大部分型號(hào)的芯片需要提供33v的工作電壓，而C8051F410是少數(shù)可以直接使用5V電壓工作的芯片之一，這樣在5V工作環(huán)境下的電路可以

10、簡(jiǎn)化許多。26軟件單片機(jī)程序的流程原理框圖見(jiàn)圖6。在程序中完成對(duì)DFB光源的驅(qū)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算、結(jié)果的顯示和輸出及按鍵的輸入功能等。3結(jié)論利用DFB激光器波長(zhǎng)可調(diào)的特性可以比較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)一定波長(zhǎng)范圍光纖光柵傳感器的解調(diào)。圖7所示是通過(guò)解調(diào)儀測(cè)出的數(shù)據(jù)曲線與實(shí)際數(shù)值曲線的比較，從中可以看出測(cè)量值非常接近實(shí)際值。用光纖溫度傳感器解調(diào)儀解調(diào)的溫度精度可以達(dá)到05℃以內(nèi)。在電路設(shè)計(jì)方面，采用C8051F410單片機(jī)后，許多功能電路不需要