光纖光柵傳感器系統(tǒng)上位機軟件設計課程設計論文(已修改)
2025-07-04 08:39 本頁面
【正文】 課程設計論文 題 目：光纖光柵傳感系統(tǒng)上位機軟件設計學 院： 專業(yè)名稱：電子科學與技術班級學號： 學生姓名： 指導教師： 2013年 12月 目錄一、課題背景 4 4 國外研究現(xiàn)狀 4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 5二、課題要求 5 5 5三、光纖布拉格光柵傳感器原理及分類 5 光纖光柵的分類 5 6 7 光纖布拉格光柵溫度傳感器原理 7四、光纖布拉格光柵波長解調(diào)原理 8 9 9 10 10五、labview語言簡介 11 LabVIEW基本概念 11 LabVIEW軟件開發(fā)流程 12 13 LabVIEW 主要有以下幾個優(yōu)點 13六、光纖光柵各傳感系統(tǒng)設計模塊 13 LabVIEW導出解調(diào)模塊動態(tài)鏈接庫函數(shù) 14 16 17 18 19 20七、軟件整合與性能測試 20 20 20 21 軟件性能測試 22 22 軟件運行性能測試 22八、總結 22參考書籍 23致謝 23摘要： 光纖光柵傳感器以其獨到的電磁絕緣性，在電力、化工、采礦等行業(yè)中的應用日益增多。光纖光柵傳感器的核心在于其光柵中心波長解調(diào)技術。光纖光柵在功能上可以看做是一個窄帶濾波器，具有波長選擇的功能，光敏性是物質(zhì)的材料屬性，是指在外部光的照射下，物質(zhì)的物理或化學性質(zhì)產(chǎn)生暫時的或永久的改變。光纖光柵利用光敏性可制成許多具有獨特功能的光纖無源器件，此外光纖本身就具有電絕緣性，傳輸信號損耗低、質(zhì)量小等優(yōu)點，因此在光纖通信和傳感等領域光纖光柵都具有著廣泛的發(fā)展前景。光纖光柵可以用作傳感元件，具有其他傳感器無法比擬的優(yōu)點。利用Labview開發(fā)開發(fā)了系列波長解調(diào)模塊的光纖方式傳感系統(tǒng)。該軟件實現(xiàn)了光纖光柵傳感信號的多通道實時采集和分析處理并可以用于實際工程應用。該系統(tǒng)具有測量精度高、操作簡便、功能全面的特點。關鍵詞：光纖光柵 Labview 傳感系統(tǒng) 上位機一、課題背景 光纖傳感器的應用范圍很廣，尤其適合在惡劣環(huán)境下使用，具有很大的市場需求。主要以下幾個方面：民用工程結構、航空航天業(yè)、船舶航運業(yè)、醫(yī)學及生物傳感器等。（1） 民用工程結構 測量力學參量對橋梁、隧道、礦井、大壩、建筑物的使用狀況和維護都是至關重要的。通過對上面所敘述的民用工程結構應變分布的測量，可以預知其局部健康狀況和載荷狀態(tài)。（2） 航空航天業(yè) 這是這一個大量使用傳感器的地方，為了監(jiān)測一架飛機的壓力，溫度，振動、等重要部位要用上百個傳感器。光纖光柵傳感器具有的特性很適合作為飛行器的傳感器。（3） 船舶航運業(yè) 隨著船載控制系統(tǒng)的復雜性不斷增加，船體要求又愈來愈多精巧的傳感器，光纖光柵傳感器能夠為現(xiàn)代船舶的操作提供瞬態(tài)的和各方面的傳感信息。（4） 醫(yī)學及生物傳感器 傳統(tǒng)的熱電偶、熱敏電阻溫度計和電子傳感器在許多醫(yī)學應用中士不適用的，會導致錯誤的輸出。光纖光柵傳感器以最小限度傷害人體組織功能方式，進行內(nèi)部測量，并得出精確的有關溫度、壓力和聲波場的局部信息。 國外研究現(xiàn)狀 加拿大渥太華通信研究中心于1978年首次在摻鍺石英光纖中發(fā)現(xiàn)光纖光敏效應，并用駐波寫入法制作了世界上第一根光纖光柵。美國聯(lián)合技術研究中心1989年實現(xiàn)了用紫外光在光纖側面直接寫入布拉格光柵，這一技術的實現(xiàn)使光纖光柵技術逐步走向成熟和商業(yè)化。 自1989年第一次用光纖光柵做傳感器，這使得光纖光柵在傳感領域的使用受到了人們廣泛關注，并且取得了快速的發(fā)展。美國、英國、加拿大、日本等國，利用巨大資金投入，處于光纖光柵傳感器的領先地位，在國外，光纖光柵傳感技術已經(jīng)在橋梁鐵路等工程中獲得應用。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀相較于國外，國內(nèi)關于光纖光柵傳感器的研究工作開展的較晚。我國在90年代才開始光纖光柵技術的應用研究，主要集中在理論分析和誤差計算方面。當前，國內(nèi)已有許多大學和研究所都在光纖傳感器領域進行研究。他們在光纖溫度傳感器，壓力計等相關領域進行了一系列的理論和實驗研究，取得了很多項科研成果，其中有些科研成果具有很高的實用價值，在實際工程中也得到了初步應用。二、課題要求1. 分析了光纖光柵傳感器的基本原理。2. Labview 環(huán)境下，獨立開發(fā)基于FPGA模塊的上位機系統(tǒng)。1． 封面：3.⑴系統(tǒng)總體方案 ⑵設計思路和主要步驟 ⑶各功能模塊和流程圖 ⑷設計代碼 ⑸心得體會和參考資料三、光纖布拉格光柵傳感器原理及分類 光纖光柵的分類1. 光纖布拉格光柵 即均勻短周期分布光柵，其特點是折射率呈周期性分布，可以將特定波長的光反射，是發(fā)現(xiàn)最早，也是目前應用最廣泛的一種。其主要應用在光纖激光器、光纖傳感器，光通信中的波分復用等領域。2. 啁啾光纖光柵 主要是通過改變光柵的周期、平均折射率或光柵的長度獲得。啁啾光纖光柵被廣泛應用于EDFA增益平坦，也可用于傳感領域。3. 相移光纖光柵 主要是在制作過程中引入光柵相移得到，可
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