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基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
资料介绍
光纤Bragg光栅传感器(FBG)是利用Bragg光栅波长对温度，应力的敏感特性而制成的一种新型的光纤传感器，除具有传统电类传感器的功能外，它还具有抗电磁场干扰，测量范围广，动态范围大，稳定性好等优点，其被广泛应用于大型复合材料和混凝土的结构监测，智能材料的性能监测，电力工业，消防和化工等领域。光纤光栅传感器的解调技术是当前光纤光栅传感技术研究领域的重点和难点之一，也是国内外许多研究机构的研究的热门课题之一。 首先，本文对光纤光栅传感器的研究现状和发展趋势进行了回顾和展望。简单介绍了光栅的常用制作方法和应用现状。系统的分析了光纤Bragg光栅对温度、应变(压力)的传感机理。 接着，本文分析了光纤光栅传感信号解调的原理，对已有的各种解调方法进行了分类对比探讨，重点分析了其特点和性能，选择可调谐法布里—珀罗腔法作为解调方法。采用两块MCU(AT89C52)设计出了光纤Bragg光栅的解调系统的硬件平台，基于本硬件平台设计了相应的解调软件。根据分布式测量的特点，该系统针对全同光纤光栅的解调设计了一套解调算法，并在单片机上通过验证，效果良好。另外在该硬件平台上，还设计出了人机界面接口电路，能以LED方式实时显示温度的最大值并能实时报警。采用双CPU解调法较好的解决了单片机资源有限的问题。目前，该系统已运用于光纤光栅火灾探测领域。 其次，也是为了实现高速光纤Bragg光栅信号的解调，本文最后还设计基于ARM光纤Bragg光栅信号的解调系统。详细讨论了ARM芯片的选型和设计方法。介绍了ARM的引导系统——bootloader和嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的移植，最后在基于μC/OS-Ⅱ的基础上进行简单的开发。
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