基于光纤布拉格光栅的实时测温系统的设计.doc

目 录 摘 要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 光纤光栅的诞生极其分类 1 1.3 光纤光栅传感技术的特点和应用 3 1.3.1 光纤布拉格光栅传感技术的特点 3 1.3.2 光纤传感技术在实际中的应用 5 第2章 光纤光栅传感理论 6 2.1 光纤光栅的基本原理 6 2.1.1 光纤光栅的基本光学性能 6 2.1.2 光纤光栅的传感原理 8 2.2 光纤光栅的传感灵敏度 9 2.2.1 应变灵敏度 9 2.2.2 温度灵敏度 10 第3章 光纤光栅解调方法 11 3.1 光纤光栅的解调概念 11 3.2 光纤光纤传感系统解调方法介绍 11 3.2.1 光谱仪检测法 11 3.2.2 非平衡马赫-曾德干涉仪跟踪法 12 3.2.3 匹配光栅法 12 3.2.4 可调谐窄带光源解调法 13 3.2.5 线性边带滤波解调法 14 3.2.6 可调谐法布里—珀罗腔法 14 第4章 实验系统 16 4.1 光纤光栅测温系统的总体架构 16 4.2 光路部分 17 4.2.1 ASE宽带光源 17 4.2.2光纤耦合器 18 4.3 信号处理电路部分 18 4.3.1 ADC与DAC电路设计 18 4.3.2 高速数字信号处理电路设计 19 4.4 参考光纤光栅的标定 23 4.5 服务器端软件设计 23 第5章 系统测试 26 5.1 测试过程及数据 26 结论 28 致谢 29 参考文献 30 摘 要 本文对光纤光栅波长的解调方法是基于F-P滤波器解调的光纤光栅测温系统。本系统主要包括光路部分、信号处理部分、恒温控制部分、通信部分、本地显示和报警输出部分和服务器通信管理软件等。根据光纤光栅的中心波长的计算方法设计了相应的硬件电路,设计了本系统的相关软件程序,对光纤光栅的波长进行解调,并且转换成温度显示在液晶上面,或者通过RS232串口或以太网接口和计算机相连,将测量的结果由计算机显示出来。 本系统的高速数字信号处理电路部分采用的高性能浮点DSP处理芯片,实现采集数据的实时运算处理,将处理后的结果信息通过串口发送至控制模块,再通过GPIO接口对控制模块等相关模块进行通信。 系统搭建完成后,进行了对系统性能的测试,检验系统测量温度的准确度,其中包含两个方面 关键字：布拉格光栅； F-P滤波器；DSP；测温 Abstract The method of the fiber grating wavelength demodulation is fiber bragg grating temperature measurement system based on F-P filter .Optical part ,signal processing, temperature control part, local display , alarm output and server communication management software and so on were included in this system .The hardware and software program were designed according to the center wavelength of fiber grating, the tesults of FBG wavelength demodulation were displayed on the LCD or were displayed by the computer through the RS232 serial port or Ethernet interface connected the system to the computer. The floating point DSP processing with high-performance chip was used in the high-speed digital signal processing, and address the results of the information which was processed sent to the control module through the serial port, and communicate with control module and other related modules through the GPIO interface. We tested the performance of the system ,testing system, the accuracy of measu