光纤Bragg光栅温度压强检测系统研究

摘要

光纤Bragg光栅传感器，作为一种新型传感器，具有抗电磁干扰、绝缘性能好、抗腐蚀、灵敏度高、体积小、重量轻、测量范围广等优点，光纤Bragg光栅传感器的测量准确度不受强波动和光损耗的影响，可实现分布式测量系统和波分复用传感网络。光纤Bragg光栅传感器通过光的变化来拾取被测信号，这种传感器非常适用易燃易爆的石油化工领域。因此，光纤Bragg光栅传感器在石油化工领域具有广泛的应用前景。
　　 本文在对国内外光纤光栅传感技术及其解调方案进行深入研究的基础上，提出一种以STC89C516RD单片机为核心处理器，结合可调谐F-P腔光滤波技术的光纤Bragg光栅温度压强检测系统方案。
　　 本文首先阐述了光纤Bragg光栅传感的基本原理，并对目前常用的解调方法进行了深入的研究分析。改进了原有的解调方案，设计了以光纤Bragg光栅为敏感器件，采用放大自发辐射光源(ASE)，并结合先进的可调谐F-P腔光滤波技术构成的光路系统。本论文重点研究和设计了光纤Bragg光栅传感器信号检测电路系统。采用斩波稳零集成运算放大电路ICL7650，自行设计了一款高增益、高稳定和低漂移的放大电路，有效的克服了干扰信号的输入，提高了信号的准确度。本文基于台湾宏晶科技公司的STC89C516RD微控制器设计了检测系统的控制和信号处理系统，包括电源电路、复位电路、显示电路及RS-232电路等微控制器外围扩展电路。本文设计了一种基于压电陶瓷的电信号解调单元，采用了美国模拟数字公司最新推出的16位D/A转换电路芯片AD669，有效的提高了系统的扫描精度。实验表明，本研究设计的光纤Bragg光栅温度压强检测系统是一种非常好的检测方法。