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以光纤通信和光纤传感技术为代表的信息技术和传感技术在20世纪后半叶至今的几十年里日新月异,极大地推动了人类社会的进步。光纤光栅作为一种无源滤波器件,具有体积小、熔接损耗小、全兼容于光纤、能埋入智能材料等优点,并且其谐振波长对温度、应变、折射率、浓度等外界环境的变化比较敏感,因此在光纤通信和传感领域得到了广泛的应用。 光纤光栅解调系统的成本通常占整个传感系统成本的绝大部分,它的检测精度也往往决定着整个系统的传感精度。目前,由于波长编码信号解调困难而造成系统成本过高,在普通领域难以接受。因此,如何对光纤光栅的波长编码信号进行解调是实现光纤光栅传感技术应用的关键。 论文提出一种多通道光纤光栅并行解调系统的设计方案。由于系统可同时对多根光纤进行扫描,每根光纤又可波分复用多只光栅传感器,使得系统可以同时解调近百只光纤光栅传感器,满足大型工程传感网络的实时监测。 论文详细介绍了一种嵌入式光纤光栅并行解调系统的光路设计、硬件电路设计和软件设计。光路设计包括:利用宽带光源和可调谐F-P滤波器形成窄带扫描光源,作为光纤光栅的激励光信号;使用3dB耦合器对激励光进行分束,使其同时射入传感光纤,并将反射回的调制光信号耦合入光电探测器(PD),完成光电转换过程。系统为每一根传感光纤配置一只PD,利用硬件冗余确保并行解调能力。系统中各个模块间的同步由硬件电路控制,主控芯片采用三星公司的ARM9处理器S3C2410,负责控制16位D/A转换芯片AD7846产生锯齿波扫描电压以控制F-P滤波器的透射波长,利用S3C2410片内ADC对PD输出电信号进行测量。使用限幅滤波算法和算术均值算法对采样的数字量进行降噪处理,并提出一种峰值提取算法,实验证明该算法能较好地排除光栅制作工艺所产生的干扰信号和恶劣使用环境所产生的随机干扰。论文还阐述了将实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植到S3C2410处理器的具体方法,并介绍了基于μC/OS-Ⅱ平台的应用程序开发模式。最后,论文对系统测试结果进行分析,通过系统测得的频谱图及数据分析误差类型及来源,并提出了系统的改良方法。