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光纤传感测量技术是一项先进的测量技术,可实现快速、稳定、可靠及高精度的测量,正成为当前传感技术领域研究的一大热点,在工程领域具有很好的应用前景。光纤光栅传感器具有体积小、灵敏度高、损耗低、动态范围大、抗干扰能力强、绝缘性能好、长期可靠性强以及便于实现分布式多点测量等优点。经过几十年的发展,光纤光栅传感技术已经被应用于如桥梁施工检测、地下矿井安全监测、电力系统温度控制以及医学应用等诸多领域,并取得了许多成果。随着光纤光栅传感技术的不断发展与完善,光纤光栅传感器及其传感网络系统将会得到更广泛的应用。
本文主要以光纤光栅的传感技术、解调技术及其传感网络分复用技术为研究对象,概括介绍了光纤光栅传感技术的发展现状,深入研究了光纤布拉格光栅传感的基本原理和理论模型,并系统阐述了各种光纤光栅的解调技术及其传感网络复用技术。本文设计了一套FBG解调系统的整体方案,建立了一个以马赫-泽德干涉仪为解调核心、时分复用的分布式传感网络,详细地分析了马赫-泽德干涉仪的相位调制方法及其解调方法。通过ARM9微控制器控制D/A模块输出高性能的扫描信号来控制压电陶瓷,使得马赫-泽德干涉仪的参考臂上光纤长度发生改变,实现对传感信号进行调制。然后,通过光电转换得到微弱的电信号,采用高精度的运放对信号进行放大,并使用高速A/D转换器对信号进行了采样。同时,在软件上实现了对采样数据的滤波处理,通过建立数据库来保存数据,并编写了嵌入式系统外围的相关芯片的流接口驱动程序。