基于单片机的光纤光栅解调仪的研制

摘要

光纤传感器是70年代以来随着光纤通信技术的发展而发展起来的，经过二十余年的发展已经有了长足的进展，各种新型光纤传感器不断的出现。光纤光栅传感器(FiberBraggGratingSensor)作为光纤传感器的一种新产品，近来得到了越来越广的应用，是目前光纤光栅在传感领域研究的热点之一。光纤光栅传感器的解调技术是当前光纤光栅传感技术研究领域的重点和难点之一，目前国内不少部门和研究单位对其解调技术进行了很多研究，但是大多数处于实验室研究阶段，离实用化工程化，产品化的标准还有相当距离。 本文对光纤光栅传感器的基本理论及其解调技术进行了系统的研究，主要内容包括：光栅的传感机理分析；对比分析了光纤光栅的常用解调方法，重点介绍了可调谐F-P滤波法解调原理；基于单片机系统解调器的硬件和软件设计。 首先对光纤光栅传感器的研究现状和发展趋势进行了回顾和展望。简单介绍了光栅的一般运用。系统分析了光纤Bragg光栅对温度、应变(压力)的传感机理。 光纤光栅的解调技术是光纤光栅传感器的关键技术，本文讨论了光纤光栅的波长解调方法，包括匹配光栅法、可调谐F-P腔法、非平衡Mach-Zehnder干涉仪法和可调谐光源法等，详细分析了可调谐F-P滤波器的特性和解调原理提出了一种基于单片机系统的解调光纤光栅波长的可调谐法布里-珀罗腔解调方案。 单片机是专门为控制和智能仪器设计的一种集成度很高的微型计算机，其控制功能强，有优异的性能/价格比和很高的可靠性。同时单片机有丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作及位处理功能，能够满足工业控制的要求。为了提高解调器的速度和精度，设计了基于双ATMEL89C52的8位单片机的光纤光栅解调系统。本文给出了解调系统详细的硬软件设计方案和数据处理方法，所设计的解调仪已经投入使用。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章光纤光栅基本原理

第三章光纤光栅解调技术

第四章基于单片机的光纤光栅解调系统硬件设计

第五章光纤光栅解调器的软件设计

第六章工程中的应用案例

第七章总结和展望

参考文献

致 谢

攻读硕士期间发表的论文