多通道FP-FBG混合傳感系統(tǒng)高速解調(diào)軟件設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.pdf

1、隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)式光纖傳感器因?yàn)榭闺姶鸥蓴_、體積小、質(zhì)量輕、具有良好的絕緣性等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在了交通、建筑、醫(yī)學(xué)、航空航天等工業(yè)和軍事領(lǐng)域，其中光纖FP傳感器和FBG傳感器應(yīng)用最為廣泛，但是發(fā)展的同時也依舊存在很多問題有待解決。比如工程項(xiàng)目中經(jīng)常需要FP和FBG兩種傳感器同時使用，但是現(xiàn)有的點(diǎn)式光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)大多是峰值解調(diào)，不能同時對FP傳感器相位和FBG傳感器波長進(jìn)行解調(diào)；現(xiàn)有點(diǎn)式光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)的解調(diào)精度、

2、解調(diào)速度以及解調(diào)系統(tǒng)并行處理通道數(shù)還無法滿足工程應(yīng)用的需要等。因此改進(jìn)和完善點(diǎn)式光纖傳感器解調(diào)系統(tǒng)具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。本論文基于這個出發(fā)點(diǎn)，完成了系列工作，總結(jié)如下：
　　(1)基于掃描式半導(dǎo)體激光器模塊搭建了一套16通道的FP/FBG混合傳感器解調(diào)硬件系統(tǒng)，其中光譜采集速度可達(dá)16通道并行的1000Hz。對解調(diào)軟件系統(tǒng)做了詳細(xì)的需求分析。對系統(tǒng)進(jìn)行了傳輸數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)、流程設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)等。提出了通道擴(kuò)展方法，使基于16通道的解調(diào)

3、系統(tǒng)可以搭建出32通道，48通道，64通道甚至更多通道的解調(diào)系統(tǒng)，并且分析了通道擴(kuò)展技術(shù)的軟件實(shí)現(xiàn)。
　　(2)解調(diào)原始數(shù)據(jù)得到了FP傳感器和FBG傳感器的光譜信號。對琺珀傳感器的光譜信號進(jìn)行了低通濾波處理。通過FFT算法和CZT算法實(shí)現(xiàn)了對琺珀傳感器的相位解調(diào)，并對兩種算法的解調(diào)速度、解調(diào)精度和各自適用的場合進(jìn)行了對比分析。對解調(diào)出的琺珀傳感器相位進(jìn)行了相位展開處理，解決了相位只能在[-π,π]之間變化的局限。使用滑動平均濾波算

4、法對琺珀相位進(jìn)行了濾波，減少了信號的波動。針對CZT算法的高耗時，使用多線程技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對琺珀傳感器相位解調(diào)精度為0.0001rad的情況下大于960Hz的解調(diào)速度。對FBG傳感器進(jìn)行了波長解調(diào)，并且分析了單個通道復(fù)用多支FBG的方法。分析了急劇升降溫時對 FP傳感器的多項(xiàng)式擬合溫度校準(zhǔn)算法和查找關(guān)系映射表溫度校準(zhǔn)算法，使用C++STL中的map容器對查找關(guān)系映射表算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。
　　(3)在Visual C++集成開