论文摘要
光纤布喇格光栅传感器走过了制作发明、原理性研究、实验性测试等阶段,现在已在桥梁隧道大坝、化工、电力、大型机械装置等领域得到广泛应用,工程化应用也发展到一定程度。光纤光栅信号解调技术是光纤光栅传感中的关键技术,信号解调系统性能的好坏直接制约着传感系统的设计和应用水平。由于光纤光栅传感器具有多参量传感,分布式传感的特性,研制具有多参量测量和具体特殊应用要求的解调仪也显得尤为重要,光纤光栅解调仪器也从单一的波长解调向着集波长解调、数据标定、数据存储、健康检测、多参量诊断于一体、与具体专业应用紧密结合的专业化的方向发展。目前大多数解调仪器的使用方式都是将解调出的波长数据通过串行接口、USB接口或者网络接口传送给上位机的解调软件进行处理。这种两层式的结构虽然能够增强解调仪器的通用性,但同时也使解调仪器与具体的应用结合不够紧密,降低了解调仪器的专业性,加大了在户外场工程调试的难度,而且操作复杂、不方便携带。本文是在武汉理工大学光纤中心已有的光纤光栅解调仪器的基础上进行的研究,目的是研制出解调速度快、精度高,能够实现数据的本地处理、本地显示、本地操作、本地存储,适合户外工程调试、携带方便、用户界面友好、操作简单、专业的便携式光纤光栅解调仪器。为完成这个任务主要做了以下工作：1.分析了现有测量光纤布喇格光栅微小波长偏移的方法和解调技术：在分析和总结所列的几种解调方法后,结合应用需求、性能、成本等因素的考虑,研究确定了可调谐F-P滤波器解调方法。2.对系统进行了硬件设计和软件设计：在对解调系统进行了详细的需求分析后,介绍了系统总体设计并选取三星公司生产的ARM9内核微处理器；分析了软件系统结构,给出了嵌入式系统设计流程,确定了应用软件的开发平台并对软件系统进行了功能设计和用例分析。3.光纤光栅解调嵌入式实现：将嵌入式Linux移植到ARM9微处理器,在其上实现了光纤光栅解调的应用软件以及支持应用软件的人机交互模块和通信模块,最后对解调系统进行了功能测试和性能测试并分析了测试结果。