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布拉格光纤光栅传感器解调信号的实时采集与分析

丁雷  
【摘要】:随着光通信技术的发展,光通信中的一些技术逐渐为传感领域中的应用提供了技术平台,光纤光栅就是其中之一。以光纤光栅技术为基础的光纤光栅传感器正成为传感器研究领域中的又一大热点,现在光纤光栅传感器已经受到了世界范围内的广泛重视。光纤光栅传感器对于解决目前重大工程的安全分析、本地监控和远程监控具有重要的实际意义,但是目前限制光纤光栅传感器大量实际应用的最主要障碍就是传感信号的解调、高性能的实时信号处理以及基于网络的远程实时监控系统。 对于开发出成熟的光纤技术产品来说,将经典的相关运算理论运用在光纤传感器信号的实际处理中具有重要意义。本文在软件需求分析方法的指导下,主要研究高性能的实时信号处理问题。通过研究布拉格光纤光栅传感器解调后的信号的特点,即当温度和应变有变化时,光纤光栅的中心波长会变化,其所反射的光的波长也就会发生变化,并针对目前已有的方法在解决高性能实时信号处理问题方面存在的不足,不能够解决信号之间有重叠时的问题,提出了基于相关运算的改进方法,并在软件测试理论的指导下,对该改进方法进行了验证。 该改进方法采用相关运算来计算周期内每个信号波形的相对位置,并通过仿真实验对这一结论进行了验证,并在此基础之上设计了一套实际的DSP应用系统。根据算法的需要,在DSP应用系统上扩充了数据采集电路及数据传输电路。另外该改进方法解决了在周期内进行的大量相关运算和条件判断问题,成功实现了计算周期内各个光纤传感器解调信号波形的相对位置。


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