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嵌入式光纤布喇格光栅传感信号解调系统的研究

陆竞晓  
【摘要】:光纤布喇格光栅的研制推动了光纤传感器的发展,现今光纤布喇格光 栅传感器已广泛的应用于的健康结构检测,智能材料,电力工业,医药和 化工等众多领域。 光纤布喇格光栅传感器实用化面临的关键性技术研究之一,就是如何 检测光栅布喇格波长微小偏移,传统的检测手段包括借助于光学分析仪 器,如光谱仪等,但往往价格昂贵,体积庞大,并不适合于工程应用;更 重要的是无法直接给出波长变化的对应电信号,供于自动控制、实时监测 等方面;其它各种解调方案出现解决了上述部分问题,但它们仍存在接口 类型单一,解调速度和精度具有局限性;更为关键的是,解调后信号的分 析与处理必须依靠计算机及其相应的解调软件来实现。鉴于以上这些,设 计开发出一套接口类型丰富,适应网络需要,解调速度快、精度高,易于 携带,并具有独立的数据处理和显示能力的光纤布喇格光栅传感信号解调 系统成为需要,因而进行嵌入式光纤布喇格光栅传感信号解调系统的研 究。 本文的理论知识部分,简单介绍了光纤光栅、光纤布喇格光栅的传感 原理、光纤布喇格光栅传感器及应用,同时对解调技术进行了探讨,列举 了几种较为常见的解调方法,如匹配光栅滤波法、非平衡扫描迈克尔逊干 涉仪法等,着重分析了可调谐法布里-泊罗腔方法;在嵌入式技术方面,则 简单介绍了嵌入式系统的定义、嵌入式系统的组成、嵌入式系统的发展等, 及其相应的开发设计流程及方法。 在嵌入式光纤布喇格光栅传感信号解调系统的具体实现上,硬件核心 采用了嵌入微处理器,三星公司推出的S3C44B0X作为一款基于AR7TDMI CPU内核的16/32位RISC微处理器,以其低成本、高性能的突出特性成 为手持式设备和普通应用的广泛选择;采用键盘作为系统的输入设备, LCD作为系统的显示输出设备,同时提供了串行、USB、以太网接口, SDRAM和FLASH等。软件方面,实现了嵌入式操作系统的移植,人机交 互的建立,串行、USB和以太网的通信等,同时对于解调信号的采集和处 理过程也做了一定的介绍。


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