分布式FBG测试技术研究及系统设计

摘要

本文以自主研发基于FBG传感技术的智能测试系统为目的，研究和设计了一种分布式FBG测试系统。该系统采用光纤Fabry-Perot可调谐滤波法对FBG传感器的波长变化进行解调，通过D/A转换电路控制可调谐滤波器，将波长变化信号送入A/D采集卡，经过计算机软件进行滤波、分析、处理，可得到相应被测参量的变化。首先从理论上分析研究了系统方案的可行性，对方案的设计进行详细论述，然后开发了测试软件，对测试系统进行了实验，在实验基础上提出了进一步的改进方案。主要研究内容如下： 1、从理论及方法上分析讨论了分布式FBG的测量原理，研究了分布式FBG的关键技术，特别是波长解调技术及其实现方法，设计了一种FBG解调系统； 2、完成了光电系统中有关接口电路模块的设计，实现了整个FBG光学测试系统的连接和调试； 3、研究嵌入式系统在分布式FBG测试中的应用技术及软硬件实现，研发成功基于嵌入式系统的FBG测试系统软件。利用Delphi语言和Access数据库对分布式FBG测试系统进行软件设计及调试，实现数据的接收、存储、显示、修改、查询及曲线绘制等功能。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题提出及意义

1.2传统的应力和温度监测方法

1.3系统研究设计的必要性和可行性

1.4一种新型的监测方法

第二章光纤布拉格光栅传感器的基本原理

2.1光纤传感器

2.1.1光纤传感技术及其发展状况

2.1.2光纤光栅传感技术的特点和发展趋势

2.2光纤布拉格光栅传感器

2.2.1光纤布拉格光栅传感器的制作

2.2.2 FBG传感原理

2.2.3 FBG解调原理

2.3 FBG传感器的应用模块

2.3.1应力传感器模块

2.3.2温度传感器模块

2.3.3位移传感器模块

2.4 FBG传感器的应用

2.4.1民用工程结构中的应用

2.4.2航空航天业中的应用

2.4.3船舶航运业中的应用

2.4.4电力工业中的应用

2.4.5其他方面的应用

2.5本章小结

第三章基于FBG的传感系统的总体方案研究

3.1系统研究和设计的要求

3.2 FBG解调方案研究

3.3系统主要功能部件的选用与论证

3.3.1光源的种类和选择

3.3.2可调谐滤波器的种类和选择

3.3.3光电二极管的种类和选择

3.3.4计算机的选择

3.3.5管理系统软件工具的选择

3.4本章小结

第四章光电系统的电路设计和连接调试

4.1光电系统中各元件的特性

4.1.1光源

4.1.2光纤可调谐滤波器

4.1.3光纤光耦合器

4.1.4光纤光隔离器

4.1.5标准具

4.1.6光电二极管

4.2热电制冷控制器电路的设计

4.2.1 TEC原理

4.2.2温度稳定电路(TSC)设计

4.2.3输出功率稳定电路(PSC)设计

4.3 FFP-TF驱动电路的设计

4.3.1 FFP-TF的有关参数

4.3.2 FFP-TF驱动电路的设计

4.4 PIN接收放大电路的设计

4.5系统的连接和调试

4.5.1光纤连接及工具

4.5.2系统调试

4.6本章小结

第五章FBG传感系统测试软件的设计

5.1嵌入式工控机及AD/DA接口卡

5.1.1 PC104模块

5.1.2 MC-140模入模出接口卡

5.2软件总体设计

5.2.1软件平台

5.2.2软件功能

5.3数据库设计

5.3.1数据库的选择

5.3.2数据库与管理软件的连接

5.4功能模块的实现

5.4.1 TDataModule的建立

5.4.2主界面

5.4.3现场管理

5.4.4报表查询

5.4.5文件管理

5.4.6系统管理

5.4.7用户模块

5.5本章小结

第六章总结

致谢

参考文献