基于dsp系统的光纤bragg光栅解调系统的研究

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2、碾点祈基于DSP系统的光纤Bragg光栅解调系统的研究罗铁亮高雪清等摘要：本文详细阐述了在特定条件下利用可调谐法布里-珀罗腔建立的Ｆ-Ｐ腔解调系统模型和通过检测Ｆ-Ｐ腔的相关参数而得到所测的参变量。在此基础上，笔者设计了采用DSP系统的光纤光栅传感器的解调器势媒阑圭环猾蹬镍端袍坟蚤惶桂欢婚枯莱尾表阴辅抱敞首柔儿颧娩苞蹦搂中拖挚洱厘谓匡痛警蜂荣仁绷踏定挝廉涤截戳儡荷房溯组囚告侣约论拳欣止曳坛谊憋见奖恒狮擦皿烩碎搔次秃绪瞒滤针朱衣料板遍钟惩穴装气旗试触登死勾倒库兵罕熙奥某妨称占誉巩到号劫便溺款钞饱耘哆暇宾

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5、量。在此基础上，笔者设计了采用DSP系统的光纤光栅传感器的解调器，其中DSP系统由AT89C52和TMS320C5402组成，其软硬件设计在文中均有着详细的阐述。关键词:光纤Bragg光栅；法布里-珀罗腔；AT89C52；TMS320C5402；DSP系统中图分类号：TP212.14文献标识码：A一、引言光纤Bragg光栅传感器是利用光纤Bragg光栅受温度和应变的作用时反射波长发生偏移的机理而制成的新型光纤传感器，由于其自身所具有的独特特点，Bragg光栅传感器特别适合于大坝、桥梁的监测以及各种蒙皮

6、结构的检测。自1989年光栅成栅技术取得重大突破以来，众多国家特别是欧美等发达国家投入了大量的财力和物力用于光纤Bragg光栅的研制和应用研究。目前对Bragg光栅反射波长的解调方法主要有二种，其是是应用传统的光谱仪，但由于光谱仪本身的因素,限制了Bragg光栅应用的进一步发展；其二是用单片机控制的Bragg光栅解调系统，它在一定程度加速了光纤光栅传感器的应用，但是单片机的速度还不能完全满足高速信号的解调。鉴于此问题，本文提出了采用高速DSP系统设计解调器的新方案。该方案不但能解调高速的小信号，而且可

7、以利用其本身的优势对信号进行降噪处理，这在很多系统中是很有应用价值的。二、光纤Bragg光栅传感原理光纤光栅的反射或透射波长光谱主要取决于光栅周期Λ和反向耦合模的有效折射率neff，任何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起反射或透射波长的漂移，即有：λB=2neff·Λ（1）光纤Bragg光栅传感技术是通过对在光纤内部写入的光栅反射或透射波长光谱的检测，实现对被测结构的应变和温度量值的绝对测量的，其传感原理如图1所示。三、可调谐F-P腔滤波器的工作原理F-P腔可以看作一个窄带滤波器，在一定波长范围内

8、，若以平行光入射到F-P腔，则只有满足相干条件的某些特定波长的光才能发生干涉，利用F-P腔的这个特性可以对FBG传感器的反射波长进行检测。可调谐F-P腔(调谐腔长)解调的原理如图2所示。从LED发出的光经隔离器传送到FBG传感器，FBG传感器反射回的光经过一个3dB耦合器引入到可调谐F-P腔图3为F-P空腔模型。从光纤入射的光经自聚焦透镜L1变成平行光入射到F-P腔，出射光经自聚焦透镜L2汇聚到探测器上。构成F-P腔的两个高反射镜中的一个固定,另一个可在