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基于ARM-Cortex单片机的光纤布拉格光栅位移传感器的设计
资料介绍
光纤布拉格光栅传感器是目前光纤光栅传感领域的主要研究热点之一，被广泛应用于检测桥梁、大坝等大型建筑的质量安全；监测高速公路车辆的超载超限；检测航空航天器以及潜艇、船舶的结构质量等领域。目前国内外不少部门和研究单位在对物体位移的精确检测方面进行了大量的研究，以光纤光栅技术作为检测的方法就是目前研究方向当中备受瞩目的一种。目前，大多数光纤布拉格光栅位移传感器在测量物体位移变化时，或多或少都受到周围温度变化的影响，使实验结果和理论值偏差较大。
本文介绍了光纤布拉格光栅传感信号解调原理，设计了一种基于等悬臂梁调谐和匹配光栅解调技术的光纤布拉格光栅传感信号解调技术方案；推导了光纤光栅对的布拉格波长峰值差与悬臂梁自由端位移之间的关系式，并利用双光纤布拉格光栅和适当尺寸的等悬臂梁进行了实验平台的搭建；本文设计了光学部分的调制解调光路，包括光源部分和耦合部分，在优化的光纤光栅匹配解调法的基础上，针对半导体激光器作为光源的特点作出了调整；设计了光电信号转换及电压信号放大电路，利用ARM-Cortex单片机对信号采集和编程运算，并在液晶屏上实时显示出电压变化。最后对粘贴其上的两个光纤光栅的反射波长峰值差实现线性调谐，并可对调谐范围、灵敏度等指标进行灵活控制。这样就可以有效的消除环境温度变化对位移传感的影响。并推导出试验中光纤光栅波长变化与悬臂梁自由端位移大小的关系，并进行了数据处理和误差分析。
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