FBG(Fiber Bragg Grating)传感器自发明以来,已走过了原理性研究和实验论证阶段,已经进入了广泛的应用阶段。目前成熟的FBG制作工艺已可形成小批量生产能力,而研究的焦点也转向解决高精度应用,完善解调和复用技术,以及降低成本等几个方向上。另一方面,由于光纤传感器具有将传输与传感媒质合二为一的特性,使得沿布设路径上的光纤可全部成为敏感元件,因此,分布式传感成为光纤传感器与生俱来的优点。 FBG的解调技术是FBG传感器的关键技术之一,目前国内外的很多研究机构对其解调技术进行了很多研究,但是大多数处于实验室研究阶段,其实用化、产品化的道路还很漫长。 本文对光纤光栅解调技术的基本理论进行了系统的研究,主要内容包括:光纤光栅的传感机理分析;介绍了光纤光栅的常用解调方法,重点介绍了可调谐F-P滤波法解调原理;基于ARM的解调系统的设计与实验验证;解调信号的实时显示;利用USB接口实时保存解调后的数据。 基于ARM微处理器的信号处理以及嵌入式系统是目前研究的热点。ARM处理器具有较高的运算速度、较低的功耗、丰富的外部接口、可以方便地移植与运行嵌入式实时操作系统、性价比高等优点。本解调系统采用ARM处理器做信号解调,使得系统具有很多优点:首先,高速的处理能力提高了信号解调的精度与速度;其次,丰富的外部接口使整个系统具有更好的人机交互界面,如具有LCD显示、键盘输入等;最后,由于集成部件多,降低了整个解调系统的成本。 USB协议由于其高速数据传输、即插即用等优点,在信号处理与采集系统中得到了广泛的应用。本系统利用USB接口来传输处理后的数据到电脑的硬盘中,以便于日后的数据分析。其高速的数据传输能力能够使解调系统方便的应用于今后的多路信号解调系统中。 本解调系统还拥有串口、并口等通信接口以及JTAG调试接口。自带LCD,可以动态显示解调后的信号波形。因此本系统不但较好地实现了FBG信号解调,而且提供了一个友好的人机交互界面,方便使用。