准分布式光纤光栅解调系统的研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:nymphamor
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光纤Bragg光栅传感器体积小、易于集成,用于测量大型土木工程建筑的结构损伤、内部缺陷等;利用光纤光栅的高稳定性、耐腐蚀、抗电磁干扰等特点,适用于环境恶劣的工程下工作。光纤光栅是通过波长编码的方式进行信号的传递测量,所以它基本不受光强波动的影响,具有很强的抗干扰能力,而且可以采用复用技术来实现分布式测量。本课题采用波分复用搭建了准分布式检测系统的硬件平台,并且利用C++语言基于MFC应用框架类设计了解调系统的上位机。为实现采集信号的解调,分析了四种解调方法的原理和优缺点,最后经对比选用了基于CCD成像法解调原理的FBGA模块来解调采集到的信号。对主流的复用技术进行了介绍,并分析了各种复用技术的优缺点,从中选择了技术成熟的波分复用技术来实现扩充传感器的接入容量。为采用FBGA模块从而搭建准分布系统的硬件平台,对硬件平台各个主要器件模块进行介绍,并根据实验需求,选择合适的实验器材。并针对实验出现各种的问题进行查找原因并积极解决,最终搭建出了准分布式光纤光栅压力检测系统硬件平台。本课题软件部分针对FBGA解调模块的上位机进行了设计开发。实现了模块化的设计。上位机和硬件之间的通信由USB口实现,从而将数据传输给上位机进行处理。实现了峰值波长的获取功能,并对获取的数据进行了阈值滤波操作,提高了系统的检测精度。其次,采用Tee Chart控件实现了光谱图与各个通道的传感器采集波形图的在线动态显示。软件设计运用了多线程的编程技术,将数据采集放到多线程中执行,使得在执行其他功能的同时,信号的采集可以在后台正常运行,提高了峰值波长的采集速度。最后搭建了压力检测的实验平台,验证了自主设计的上位机功能模块的稳定运行。通过对裸光栅以及封装好的光栅进行压力对比实验发现,封装好的光栅更加灵敏,同时封装也解决了裸光栅质地脆弱,容易断裂的缺陷。最后对基于FBGA解调模块设计的准分布式解调系统进行了性能测试,并通过实验分析以及实验数据的处理,证明了设计的准分布式光纤光栅检测系统具有的良好的稳定性与重复性。
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