基于DSP的FBG传感器信号解调系统在电缆测温中的应用

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong575
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光纤布拉格光栅传感器是利用光纤材料的光敏性,在纤芯内形成空间相位光栅,从而改变和控制光在其中的传播行为。光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器是一种无源滤波器件,由于体积小、反应速度快、不受电磁干扰、耐腐蚀和容易复用等优点,FBG传感器被广泛应该用在民用工程结构、航空航天业、船舶航运业、石油化工业、医学、核工业领域,其中电力设备的温度监测是应用的热点之一。论文介绍了FBG传感器的基本传感原理,分析了光纤光栅的各种解调方法,归纳了各种解调方法的特点,对各种解调方法做了比较,提出了以光纤梳状滤波器代替参考光栅提供拟合数据参考点,采用最小二乘拟合曲线算法拟合光纤Bragg光栅波长和F-P可调谐滤波器调谐电压的线性关系,通过F-P可调谐滤波器解调FBG传感器中心波长变化的方法,最终精确检测FBG传感器的反射光波峰值的位移量。并从理论和MATLAB仿真两方面进行了分析,验证了该方法在传感信号解调方面的可行性。根据算法和数据处理的具体要求,DSP芯片(TMS320VC5416)能够满足实际需要,通过对DSP芯片的外围电路设计,完成了硬件的制作。在硬件设计的基础上,采用C语言完成核心算法及与硬件相关的软件编程,利用模拟的信号数据,通过硬件实现了最小二乘拟合算法,并通过串行通讯接口实现了解调结果在上位机上的显示。研究表明,光纤梳状滤波器能够代替多个恒温参考光栅实现波长标定,系统对反射波长的测量误差小,符合工程应用要求,解决了由于需要大量参考光栅带来的成本和技术实现方面的困难。
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