【摘 要】
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随着人工智能和网络的迅速发展,光纤传感器迎来了飞速发展的时期。基于波长解调的光纤传感器具有成本低廉、结构简单等优点,然而目前实验室中所用的解调仪和微型光谱仪在进行光纤传感时往往需要将数据离线导出到计算机中进行处理,难以实现光谱数据的实时解调。基于上述问题,本论文基于MATLAB软件,设计程序对采集到的光谱数据进行实时调用,通过GUI构建实时解调界面,实现光纤传感器的实时解调。本论文的主要研究内容可
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随着人工智能和网络的迅速发展,光纤传感器迎来了飞速发展的时期。基于波长解调的光纤传感器具有成本低廉、结构简单等优点,然而目前实验室中所用的解调仪和微型光谱仪在进行光纤传感时往往需要将数据离线导出到计算机中进行处理,难以实现光谱数据的实时解调。基于上述问题,本论文基于MATLAB软件,设计程序对采集到的光谱数据进行实时调用,通过GUI构建实时解调界面,实现光纤传感器的实时解调。本论文的主要研究内容可归纳为以下三点:(1)主要介绍实时解调系统的软件设计过程。针对当前实验室中所使用的光谱仪或解调仪难以实现实时监测的缺点,搭建基于MATLAB软件的实时解调界面。首先实现数据的实时采集与调用,再根据图形用户界面(GUI)实现光谱数据的实时显示与监测。最后根据所监测的传感器不同来设计实时解调系统,实现光纤传感器的实时解调。(2)基于交直流同时测量的光纤传感器设计实时解调系统。针对当前实验室所用光栅解调仪只能实现简单的温度、应力解调的问题,通过串口将光栅解调仪中的数据实时导入计算机中,利用MATLAB进行数据处理从而实现复杂的光栅解调。设计了一个将光纤布拉格光栅(FBG)与超磁致伸缩材料(GMMs)结合的电流传感器,以实现交流和直流的同时测量。分析该光纤传感器能实现交直流电同时测量的原理,随后在实验中验证该传感器具有同时测量交直流电的能力。最后通过将数据通过串口导入计算机中实现对光谱数据的实时解调,实现交流电和直流电实时监测。(3)基于光纤SPR温度传感器设计实时解调系统。针对微型光谱仪USB4000的配套软件Spectra Suite无法实现对光纤传感器实时解调的问题,将光谱数据不断保存至文件夹中,通过strcat函数读取数据,并设计实时解调界面。分析了光谱数据拟合前后对传感器性能的影响。该传感器利用折射率-温度转换介质聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)涂覆于光纤SPR传感器上以实现温度传感。最后通过MATLAB GUI设计实时解调界面,并将该界面应用到温度的实时监测中。
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