基于ARM的FBG传感解调系统的研究

为了探索光纤布拉格光栅(FBG)中心波长检测方法,结合嵌入式技术,设计开发了一种基于ARM的FBG传感信号处理系统。系统主要包括数据采集、数据处理、数据存储等模块,能够完成FBG反射谱信号的数据采集、中心波长检测、数据显示等功能。系统采用C语言进行编程实现,并在硬件系统上进行了测试。结果表明,系统能够满足FBG波长检测相关功能要求,同时解调的速度和精度都有所提高,为基于ARM的低成本、微型FBG传感系统的实用化提供了很好的参考。     

基于FFP可调滤波器的FBG解调系统设计

提出并实现了一种基于FFP可调滤波器的FBG解调系统.该系统通过PC104嵌入式系统控制的D/A输出信号,作为可调滤波器的控制信号,对光纤上的所有光栅连续扫描以实现波长信号的解调.该解调系统扫描带宽50 nm,以10 Hz频率进行扫描,可以得到稳定的测量信号.     

基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术

本文阐述了基于光纤光栅的边缘滤波动态解调技术的研究。初步实验表明:解调仪适合传感FBG存在大幅度静态波长变化时,对微幅度动态波长变化的检测,动态波长检测范围分辨率为0.007pm/!Hz。上电时,可调滤波器具有对中心波长为1295.5nm～1307.5nm范围光纤光栅自动跟踪能力。     

光纤Bragg光栅传感器的解调方法概述

在各种光纤传感器中,光纤Bragg光栅(FBG)传感器是近几年来研究的热点。研究光纤光栅传感器的关键问题是光纤光栅的信号解调,即波长微小移位的检测问题。概述了光纤光栅传感器解调原理,并从响应特性分类角度对光纤光栅的几种解调方法进行了分析比较。     

分布式光栅传感网络的高精度温度控制系统设计

针对分布式光栅传感网络中由于制作工艺和预应力等因素导致的中心波长不匹配问题,设计了基于半导体制冷器（TEC）的温度控制系统,提高了解调系统的解调范围和精度。基于ARM＋LTCl923＋高精度DA的系统构架实现了同时对多路TEC温度的精确控制,达到了调节分布式光栅传感网络中作为参考的每路光纤Bragg光栅（FBG）中心波长的目的,使得各参考光栅与其相应的传感光栅中心波长得以匹配。实验结果表明：该系统可重复性良好,并在一定的温度范围内有较高的调控精度。     

基于光纤光栅传感的桥梁监测采集系统

光纤布喇格光栅对应力应变或温度微小变化而产生相应的中心波长变化,对该波长进行编码,利用角度调谐法布里-珀罗滤波器实现波长的调谐,指出了对解调仪同一通道选择传感器应参考中心波长的差异;通过光纤光栅传感器构建了一个实际应用的分布式光纤光栅传感采集网络,并结合嵌入式数据库,详细设计了采集系统软件模块,该系统在国内多座大型桥梁健康监测中得到应用,为桥梁健康监测系统提供了长期在线和准确可靠的海量数据.     

分布式光纤光栅传感器波长检测新技术简述

本文阐述了光纤布拉格光栅温度应力传感器的工作原理及光栅中心波长的移动探测解调原理，以及分布式光纤光栅传感器解调的新方法，并且给出了其应用前景。     

煤矿用光纤Bragg光栅火灾探测系统研究

采用特殊合金材料封装制作了光纤Bragg光栅火灾探测器,温度传感实验表明,该火灾探测器的温度灵敏度是裸光栅的1.755倍,实现了温度的增敏;应用该火灾探测器与光纤光栅波长解调仪、数据传输和控制总线、数据控制中心等设计了煤矿用光纤Bragg光栅火灾探测系统,该系统采用光纤光栅波长解调仪对由现场感温光栅反射回的光信号进行波长解调并测试波长的变化率,通过该波长变化率获知是否发生火灾。实验表明,该系统具有较高的火灾探测准确率,并能缩短报警时间。     

基于平衡PZT法解调的FBG传感器

提出了一种基于压电陶瓷叠堆驱动参考光纤Bragg光栅(FBG)扫描滤波的FBG传感器波长解调机构,设计了对称结构U型金属支架结构,并采用两侧粘贴光纤光栅的方式,同时对光纤光栅施加相等的预应力,这种结构扩展了解调光栅的扫描范围,平衡了压电陶瓷叠堆所受的拉力,增强了其运行可靠性,提高了扫描线性度.实验结果显示:在0-200...     

基于长周期光栅滤波的全光纤光纤光栅传感器研究

设计了一种全光纤传感测试系统,采用长周期光纤光栅作为边带滤波器,对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调,结合高信噪比的光电测量系统,传感测量的波长检测灵敏度为１．９４ｄＢ／ｎｍ,波长测量分辨率可达０．０５ｎｍ。     

双光纤Bragg光栅波长探测与解调技术

双光纤光栅可以用于光纤光栅传感器中波长移动的探测与解调,提出了一种新的解调方案并对几种可能的解调方案进行了实验对比。结果表明,在宽带光源光谱全功率较小的前提下,利用双光栅透射谱的相关及双光栅透射谱和反射谱的卷积都能实现波长移动的探测与解调,前者有更好的信噪比。而因为系统损耗过大,利用双光栅反射谱的相关不能探测与解调光栅中心反射波长的移动。双光栅波长探测与解调技术将波长的移动转化为相对光强极值的探测,避免了光纤光栅传感器中使用光谱仪等价格昂贵,体积庞大,使用不方便的光谱探测器件,有利于光纤光栅传感器的实用化。     

基于径向基函数网络的FBG传感光谱的重构

针对光纤Bragg光栅(FBG)解调系统中由于传感器部分脱粘、数据采集的量化误差引起的系统性能的非理想性,FBG反射回的光谱会发生失真。如果直接利用峰值检测法进行波长检测,存在较大的检测误差。于是便提出了用径向基函数网络(RBFN)拟合光纤光栅反射后的失真光谱的方法,此法与峰值检测法、高斯曲线拟合法相比,能够更大程度地减小波长检测的误差,提高解调的精度,并且,能够对多个光栅光谱进行重构。     

光纤光栅传感器在称重系统中的应用

为了实现物体重量的测量,分析了光纤光栅传感器的结构和原理;研究了应变和温度交叉敏感以及波长解调等FBG传感技术应用的关键问题.根据对承重台受力的分析,设计了承重台的结构和传感器的安装方式,而且,摸索到了光栅传感技术的一些使用经验和注意事项,这些可为高速公路汽车称重系统所借鉴.利用FBG210解调仪在信号采集,分析,存储和传输等方面的优势,实现了光纤光栅解调.使用处理器对解调出的重量信号进行处理,并将其显示在LCD上.     

曲线拟合算法对光纤光栅传感解调性能的影响研究

针对光纤光栅解调过程中拟合算法优化选取问题,基于自行研制的光纤光栅解调系统,研究高斯拟合算法与三次样条插值算法对该系统解调精度的影响。实验结果表明,两种算法解调精度都很高,三次样条插值算法运算简单,速度更快,在动态拟合中更有优势。经过数字低通滤波与三次样条插值后,解调系统对于应变检测精度可达10με,线性拟合系数在0.999以上。     

提高Bragg光栅解调系统精度的拟合算法

为了在自主研发设备的基础上,从软件算法上提高光纤光栅传感解调系统的精度,利用装有标准光纤光栅阵列的解调系统,提出一种动态曲线拟合方法。这一算法基于拉格朗日公式的,并选取3个点作近似的拉格朗日曲线拟合,其中一个点可根据实验数据人为设置及调整,从而得到精确的拟合曲线。传感光栅的反射或透射波长测量误差≤±7 pm,提高了光纤光栅传感解调系统的精度。     

嵌入式FBG图像解调系统噪声特性分析及处理

随着嵌入式技术的迅猛发展,利用嵌入式处理器构建FBG图像解调系统实现大量传感数据的实时、实地快速处理成为可能.分析了嵌入式FBG图像解调系统光斑图像特性,提出基于邻域平均与距离变换相结合的二次空域去噪算法,实验结果表明,二次去噪算法继承了邻域平均和距离变换的优点,用该算法对FBG解调系统光斑图像去噪,并联立光斑定位算法解调FBG光斑,解调精度不超过0.2像素,解调结果十分理想.     

基于FPGA的可调谐激光器控制电路设计

可调谐激光器是光纤光栅解调系统中最主要的部件之一,其输出波长和功率的稳定性影响整个解调系统的性能;文中对MG-Y可调谐激光器的调谐原理进行了分析,设计了一种基于FPGA的可调谐激光器控制电路;使用温度控制芯片ADN8834对MG-Y激光器进行温度控制,通过改变电流源的输出电流,控制激光器的输出波长;利用光谱分析仪采集激光器的输出波长,并对激光器的输出波长进行标定,制作“波长-电流”查询表;FPGA通过调用“波长-电流”查询表,实现激光器的波长在1527~1567 nm范围内以20 pm间隔连续线性扫描。同时搭建光纤布拉格光栅解调系统,验证了可调谐激光器解调光纤光栅中心波长的可行性。     

基于最小二乘法的光纤光栅Bragg波长直线拟合

针对基于可调谐法布里珀罗(F-P)滤波器的光纤光栅解调系统存在波长解调准确度不够高的问题,从理论上系统地分析了在解调过程中对光纤光栅B ragg波长进行直线拟合的可行性,即光纤光栅B ragg波长与F-P滤波器的调谐电压之间存在线性相关性。在实验研究的基础上,用最小二乘法对光纤光栅B ragg波长和F-P滤波器的调谐电压进行直线拟合,结果表明:它们之间的确存在密切的线性相关性。为提高拟合的效果,提出了分段直线拟合,它可以使测量误差降低至少1个数量级,从而提高了F-P滤波器光纤光栅解调系统的准确度。     

Bragg光纤光栅法布里-珀罗应变传感器研究

提出了一种将Bragg光纤光栅(FBG)与全光纤法布里-珀罗传感器(FFPI)结合使用对静态应变进行高分辨率测量的新方法.选用中心波长基本相同的两个光栅组成的光纤法布里-珀罗传感器的反射谱具有光纤光栅和法布里-珀罗干涉仪的共同特性,因此可利用FBG的反射波长与应变漂移特性来粗测应变的范围,利用FFPI和伪外差解调法对精密测量应变的值,实现高分辨率的测量.通过实验测定,该系统对静态应变测量的分辨率达到了59.2nε.     

基于光纤Bragg光栅和Labview的称重系统

介绍了光纤光栅（FBG）称重传感器原理,建立了称重系统的力学模型,双孔平行梁利用自身结构特点对称重传感器进行了温度和偏载补偿,设计了基于Labview的光纤光栅祢重系统,阐述了系统的硬件组成和软件实现,并利用Labview方便的外部接口、数据处理和图形界面功能,方便读出称重传感器的载荷质量,解决了普通解调仪只能读出光栅波长这一问题。