工業(yè)用光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、光纖光柵傳感器具有容量大、質(zhì)量輕、抗電磁干擾、電絕緣性高、便于分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在智能結(jié)構(gòu)、工業(yè)制造、生物醫(yī)學(xué)、自然生態(tài)及人居環(huán)境等領(lǐng)域。近年來，光纖光柵傳感技術(shù)的飛速發(fā)展促進(jìn)了國(guó)內(nèi)外對(duì)于光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)的研究。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了基于不同解調(diào)技術(shù)的光纖光柵傳感器解調(diào)產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品要么價(jià)格過于昂貴，要么測(cè)量范圍窄或功能單一，限制了光纖光柵傳感器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用普及，進(jìn)行實(shí)用的低成本工業(yè)用光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)具有重要

2、的意義。
　　本文深入研究了光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出了實(shí)用的工業(yè)用光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)。該光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)基于片上系統(tǒng)(System on a programmable chip，SOPC)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，充分發(fā)揮其可定制性高、硬件描述語(yǔ)言速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定性高擴(kuò)展性好等優(yōu)勢(shì)，適合工業(yè)應(yīng)用。主要研究工作如下:
　　(1)在研究國(guó)內(nèi)外光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了光纖光柵傳感器和光纖光柵傳感解調(diào)的基本原理，然后分析和對(duì)

3、比了幾種常用的光纖光柵傳感器解調(diào)方法。
　　(2)根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的特點(diǎn)和系統(tǒng)功能需求設(shè)計(jì)了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field programmable gate array，F(xiàn)PGA)平臺(tái)的低成本工業(yè)用光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)的方案，該方案基于SOPC技術(shù)，主要分為FPGA單元、光學(xué)單元、系統(tǒng)電源、光電轉(zhuǎn)換以及底層軟件五個(gè)部分。
　　(3)實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊硬件電路，并完成SOPC系統(tǒng)外圍驅(qū)動(dòng)模塊的硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)，進(jìn)行μC/OSⅡ操作系