自适应温度补偿超高精度FBG传感系统

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光纤布拉格光栅具有诸多优点,应用非常广泛,在传感方面亦具有其独特的优势。传感信号的解调技术是光纤光栅传感器应用至关重要的一部分。因此,我们针对目前普遍存在的低精度、高成本等问题而进行了研究,期望能够促进光纤布拉格光栅传感系统的实用化发展。本文提出了一种基于数字信号处理器和互相关算法的自适应温度补偿超高精度传感系统。首先,本文介绍了互相关算法的理论原理,为了验证该算法的可靠性与有效性我们进行了实验验证,在对互相关算法进行介绍及验证后,我们将互相关算法引入融合到原光纤光栅实验系统中(由高精度可调谐光源部分、传感部分以及高精度DSP传感解调部分组成),进行了系统标定实验。在实验的过程中发现传感系统存在的不足与可提高之处,针对传感系统存在的问题与不足之处进行优化,引入了另一个FBG,将两个FBG进行串联,介绍了传感系统中高精度可调谐激光光源的新方案,对DSP2812和DSP5509的各项性能进行对比,说明更换的原因,介绍基于DSP5509的系统软件优化以及新增加的自制光电探测器和除法器的原理及作用。我们采用将两个FBG并联的结构方式,一路光栅用作参考另外一路用作传感,在新的实验系统搭建完成之后,我们使用新的实验系统分别在0度及室温环境下完成系统性能的实验标定,采用互相关算法对实验数据进行处理分析得到系统的精度。对应力和温度传感原理进行简单的介绍与分析,对传感测量的实验装置及实验过程进行介绍,使用我们的实验系统进行实际应力和温度的实验测量,经过数据分析得到系统在进行应力和温度传感时的精度。总结实验系统的现状,并提出其不足之处,对接下来的工作进行展望。本文研究表明,本文所设计自适应温度补偿超高精度传感系统方案具有可行性和有效性,同时又具有价格低廉、精度高、体积小、不易受外界环境影响、可靠性强等优点。
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