基于单片机的光纤光栅解调器

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基于单片机的光纤光栅解调器

摘要:Bragg光栅解调系统是光栅传感器得以实用化的关键。根据光纤Bragg光栅传感器的传感机理,介绍了Bragg 光栅解调
6 ^$ r5 C* ^5 u, d$ s# P系统的工作原理,建立了解调系统模型,提出了实现Bragg光栅解调的单片机解调系统,给出了详细的软硬件设计方案。光栅
解调系统测量能够精度达到+5pm,重复性最大误差为+-8pm。
关键字:BRAGG光栅;F-P解调;单片机;89C52

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' l4 G+ F0 p, L' V, D9 G) N光纤光栅传感器的应用是-一个方兴未艾的领
域,有着非常广阔的发展前景。目前限制光纤光栅传
; i* M& y4 g7 ~- U* Q7 m0 y感器大量实际应用的最主要障碍就是传感信号的解
1 _. F& g, z. o% h4 r& T6 y9 S调。光纤光栅传感解调方法有许多,但是能够实际应
$ h2 k0 W1 [+ e( n* ?- Y) Y用的解调产品并不多,而且价格昂贵。因此研究开发
适于实际工程应用的解调系统，降低解调系统的成
8 [0 n" c+ ~+ T8 }; O9 g本，是使光纤光栅传感器能够在实际工程应用中得
到推广的关键问题。
6 s8 T$ h' Z- z3 D. Z有鉴于此,为了满足工程应用的需要,本文提出
0 N' e; u/ \/ [3 |/ k7 ~了--种基于单片机的光纤光栅解调技术，即利用目前
应用极为广泛,价格比较便宜的单片机作为信号采集
和处理的mcu,开发-种较高精度的、廉价的、便携
的、能进行快速测量且能方便获取所测参变量大小的
解调器。为了解决了单个单片机速度较慢的问题,系
统中采用双CPU ,其中-一个单片机完成信号解调的算
法,而另-一个单片机完成逻辑控制,人机接口和与上
' u1 r, [* L) S/ D位机的通信,通过双口RAM实现双机数据共享。
1解调系统结构和原理
解调系统总体结构图如图1 所示。主要由三部分
组成,Bragg光栅(测量光栅),光纤光栅解调器,计算
机。其中光纤光栅解调器可以细分为2个部分,模拟
电路部分和数字电路部分,模拟电路部分的功能是把
Bragg光栅(测量光栅)受到的应变或者温度变化变成
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光纤光栅传感器的应用是-一个方兴未艾的领 域,有着非常广阔的发展前景。目前限制光纤光栅传 感器大量实际应用的最主要障碍就是传感信号的解 调。光纤光栅传感解调方法有许多,但是能够实际应 用的解调产品并不多,而且价格昂贵。因此研究开发 适于实际工程应用的解调系统，降低解调系统的成 本，是使光纤光栅传感器能够在实际工程应用中得 到推广的关键问题。