基于STM32的FBG解调

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:TSNT1234
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光纤光栅传感器是一种能对温度,压力,化学成分等物理量进行精确测量的仪器。光纤光栅传感器具有灵敏度高,制备成本低,易于复用,不受电磁干扰,绝缘性能好,防爆性能强,耐腐蚀等一些独特的优点,这些优点使其逐渐取代了传统的传感器,成为满足现代生产工艺需求的传感器,尤其适用于有高强度电磁干扰、易爆、易燃的环境。传统光纤光栅传感器的解调一般使用光谱仪来实现,这种方法价格昂贵、结构复杂、使用不便,不能满足实用化自动控制的需要。为了减小光谱仪的体积,本文的设计方案用可调谐激光器获得光谱数据,它不仅可以满足实用化自动控制的需求,还具有体积小和价格便宜的优势。同时用STM32F4系统代替了电脑,能更方便的在一些施工场所进行使用。由于可调谐激光器的扫描间隔是10pm,用这种方法最大精度只能达到10pm。为了提高精度,就需要对数据进行拟合。本论文的主要研究内容有以下几个方面:(1)首先详细介绍了传感器的传感机理,阐述了几种常用的解调技术及相关的工作原理,并深入的分析了它们的优缺点。(2)详细介绍了整个系统的结构,并对STM32F4开发板的原理和开发软件进行了概述。(3)介绍了解调的算法。对动态的FBG波长进行实时检测并将数据存入其自带的存储设备中,再执行Levenberg-Marquardt(LM)算法进行拟合,并输出拟合后的波长值。最后对实验数据进行了测试,拟合三个波长所需的时间约为70ms左右,峰值检测的不确定度是0.87pm,适用于需要实时测量的现场使用。(4)最后对全文进行总结,分析了以FBG解调系统为基础的设计方案的优缺点。
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