光纤传感系统中控制模块的设计与实现

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分布式光纤传感是一种可以对各种工业、民用基础设施进行实时状态监测的优良传感技术,针对结构复杂、空间尺寸大、隐患发生位置较为随机、检测环境恶劣的大型设施监测,展现出良好的应用价值。在实际应用中,需要相应的控制模块来实现对传感系统的实时监测以及各个设备间交互的控制。论文采用STM32型单片机作为主控制器,同时将Web研发技术与嵌入式相结合,设计并实现了一个将硬件控制、系统监测、数据处理集成为一体的光纤传感系统控制模块。该模块具有维护成本低,UI界面布局合理清晰的特点,提高了光纤传感系统的易用性,给用户带来了更好的使用体验。论文的主要工作和成果如下:1.设计并实现了分布式光纤传感系统控制模块。本文将控制模块分为嵌入式、上位机两部分分别进行开发设计。其中嵌入式部分实现对硬件设备的驱动以及数据采集。上位机部分采用B/S架构,服务端负责数据处理、数据通信,浏览器端负责将服务端传递的数据呈现给用户。实验表明,本文设计的控制模块符合预期,满足传感系统的使用需求。2.实现了对EDFA工作模式以及温度的控制。将嵌入式技术与PID算法结合,实现了对EDFA工作模式的控制以及泵浦温度的检测与调控,使用户可以实时了解传感系统的工作状态,提高了系统的易用性、可靠性。3.实现了输出参数可调的微波本振源模块。为了便于对布里渊频移进行精确测量,提高控制模块应用广度,将STM32与锁相环ADF5355结合,实现了起止频率、扫频间隔、扫频步长可调的微波本振源模块。4.将基于小波变换的边缘检测算法应用于Φ-OTDR噪声处理中,提高系统信噪比。针对实验过程中,噪声导致系统信噪比过低的问题,设计了基于小波变换的边缘检测噪声处理算法。通过Matlab仿真验证了算法可行性,并通过搭建的光纤传感系统对算法进一步验证,实验表明,本文设计的算法使系统信噪比有显著提升。
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