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1、安徽工业大学硕士学位论文论文题目：基于FBGA解调的光纤光栅检测系统设计DesignofFiberGratingmonitoringSystemBasedonFBGADemodulationModule作者：赵凯学院：电气与信息工程学院指导教师：王彦单位：安徽工业大学协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2017年05月31日学位授予单位：安徽工业大学安徽马鞍山243002摘要摘要光纤光栅作为传感器由于体积小、质量轻、外形可变，适合埋入大型结构中，可以测量结构内部的应力、应变、结构损伤等，且具有稳定性好、抗腐蚀、抗电磁干扰的特点，适合在恶劣环境中工
2、作；可以在一根光纤中写入多个光栅，实现分布式传感；测量信息是波长编码，不受光源的光强波动的影响，具有较强的抗干扰能力。由于具有以上这些优点，光纤光栅传感器在大型土木工程结构、能源化工、航空航天、生物医学等领域得到了广泛的应用。论文首先介绍了光纤光栅的发展历史，以及光纤光栅作为传感器的优缺点，并对FBG的结构进行了介绍说明。对常用的光纤光栅解调方法进行了介绍，给出了每种解调方法的特点、并阐述了光纤光栅在传感领域的应用。其次，对硬件平台各个器件模块进行选型，并对相应的模块的参数性能进行了介绍；考虑到实际工程应用当中可能会出现的问题，搭建出了基于FBGA解
3、调的光纤光栅检测系统硬件平台。再次，通过调用模块的底层动态链接库，编写了相应的温度检测系统软件程序，包括初始化程序、连续采集程序等，并对温度检测系统进行试验验证，实验结果与高精度恒温箱的测量结果进行比较，验证了系统的可行性。结果表明温度检测系统的温差范围小于0.5℃，当置信概率为95.40%时，重复性指标e为R0.0210%。此外，对光纤光栅冲击检测系统进行了软件设计，包括高速冲击数据连续采集程序、高速数据存储程序等，并对设计的冲击检测系统进行实验，选择较理想的硅胶基封装体作为传感元件，采用傅里叶变换获取数据的频谱信息，实验结果表明本文设计的冲击检
4、测系统是可行的，其中冲击检测系统峰值波长误差小于0.05nm，响应时间小于0.1s。本文在对FBGA解调模块认识和分析的基础上，采用调用其底层动态链接库的方法来编写相应的测试软件，并通过仿真和实验研究对检测系统的可行性进行了验证，为开发出经济实用的FBG检测系统奠定初步基础。关键词：FBG；检测系统；LabVIEW；动态链接库I基于FBGA解调的光纤光栅检测系统设计AbstractFBGasasensorbecauseofsmallsize,lightweight,variableshape,suitableforembeddinglargestru
5、ctures,canmeasurethestructureoftheinternalstress,strain,structuraldamage,andhasgoodstability,corrosionresistance,anti-electromagneticinterferencecharacteristics.Suitableforworkinginharshenvironments;canwriteapluralityofgratingsinonefibertorealizedistributedsensing;Themeasuremen
6、tinformationiswavelengthcoding,whichisnotaffectedbythelightintensityfluctuationofthelightsource,andhasstronganti-interferenceability.Becauseoftheseadvantages,fibergratingsensorsinalargecivilengineeringstructure,energyandchemicalindustry,aerospace,biomedicalandotherfieldshasbeen
7、widelyused.Firstly,thedevelopmenthistoryoffibergratingandtheadvantagesanddisadvantagesoffibergratingassensorareintroduced,aswellasthestructureofFBG,thefiberbragggratingdemodulationmethods,thecharacteristicsofeachtypeofdemodulationmethodisgiven.Andtheapplicationfieldsoffibergrat
8、inginsensingfieldisintroduced.Secondly,thehardwaremodu
