【正文】 4 擊寫入 FLASH 按鈕可以將這些參數(shù)固化到 DSP 處理模塊中，以后使用就可以不必再進(jìn)行一次配置。點(diǎn)擊確認(rèn)按畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 25 鈕確定該報警信息，清楚報警狀態(tài)。它涉及光纖傳感和光纖通信的各個領(lǐng)域，因?yàn)槠渥陨砭邆涞闹T多優(yōu)點(diǎn)，所以它有著廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用價值。 感謝大學(xué)三年傳授我們專業(yè)知識的所有老師。他們在我設(shè)計(jì)中給了我許多寶貴的意見和建議。 畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 30 參考文獻(xiàn) 1. 李川，張以謨等 .光纖光柵原理技術(shù)與傳感應(yīng)用 .科學(xué)出版社， 20xx:12— 14 2. 賈宏志，李育林，忽滿利 .光纖光柵的制作方法 .激光技術(shù)， 20xx,25（ 1）： 2326 3. 廖延彪：光纖光學(xué) .北京 .:清華大學(xué)出版社， 20xx 年 3 月 4. Cheng Guanghui,Liu Liying,Jia Hongzhi, Strain and Temperature Measurements with Fiber Brating Written in Novel HiBi Optical Fiber[J].IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,20xx,16(1): 221223 5. 張昕明，余有龍，朱勇 .光纖光柵傳感系統(tǒng)信號解調(diào)技術(shù) [J].光電子技術(shù)與信息，20xx,15（ 4）： 1720 6. 李志全，蔡璐璐，高慶等 .基于光纖 Bragg光柵移位測量的研究 [J].應(yīng)用光學(xué)， 20xx,25（ 6）： 2630 7. Reflectors in Optic fibers[j].Opt. Lett,1978,33(2):6668 8. 許儒泉 .新型光纖 Bragg 光柵解調(diào)系統(tǒng)研究 .武漢理工大學(xué)， 20xx,5:2324 9. 張興周 .Bragg 光纖光柵與光纖傳感技術(shù) .光學(xué)技術(shù) .1998；（ 4）： 1820 10. 苑立波 .光纖光柵原理與應(yīng)用（一）光纖光柵原理 .桂林：光通信技術(shù)， 1998,22（ 1） :6978 。最后， 感謝生我養(yǎng)我的父母。還有謝謝我周圍的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵，也讓我的大學(xué)生活充滿了溫暖和歡樂。本文設(shè)計(jì)了一種基于 FP 濾波器解調(diào)的光纖光柵測溫系統(tǒng)解調(diào)的裝置，本系統(tǒng)的特點(diǎn)就是將電學(xué)方面的知識、信號處理方面的知識和光纖傳感方面的知識結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了一個便于使用者操作的一個系統(tǒng)，使利用光纖光柵測溫更加直觀，測量精度更加精確。 測試內(nèi)容是在一套光纖光柵測溫系統(tǒng)的一個通道上串接 7個光柵，將這些光柵放入恒溫箱中進(jìn)行溫度控制，實(shí)驗(yàn)中，在 0~100 度范圍內(nèi)選取 3 個溫度值（ 5 度、 25 度、 65 度）分別設(shè)定為測溫光柵的環(huán)境溫度（即 恒溫箱內(nèi)的溫度），觀測記錄 恒溫箱內(nèi)的這 7個系統(tǒng)測溫探頭所測得的溫度值以及相應(yīng)的波長值，同時記錄下相應(yīng)恒溫箱的標(biāo)準(zhǔn)溫度（如表 51,52,53），最終通過系統(tǒng)測量溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度之間的對比技術(shù)出系統(tǒng)測溫精度 ，平均測量偏差如表 54。此時不報警。 圖 48 數(shù)據(jù)的傳輸與顯示流程圖 光纖光柵測溫系統(tǒng)服務(wù)器端軟件主要由波長監(jiān)控、設(shè)置、以及溫度監(jiān)控三部分組成，如圖 49所示。 其中電壓轉(zhuǎn)換電路如圖 46， SRAM 接口如圖 47。芯片速度為 400MHz。 JTAG 串行口也能訪問ＡＤＳＰ ＳＨＡＲＣ系列處理器片內(nèi)的仿真資源。 6． 內(nèi)有 位可配置的雙端口 SRAM 雙端口 SRAM 可以被處理器核和 DMA 同時獨(dú)立訪問，根 據(jù)不同型號芯片 SRAM容量的大小，可以分別配置為不同容量的 32 位數(shù)據(jù)存儲區(qū)、 48 位的程序儲存區(qū)以及混合 32 位或者 48 位進(jìn)行配置。 有了指令緩存，處理器就能高速執(zhí)行循環(huán)操作，比如數(shù)字濾波的乘、累加操作和 FFT 碟性運(yùn)算等。 DM 總線主要傳遞數(shù)據(jù)， PM 總線既可以傳送指令又可以傳輸數(shù)據(jù)，而且 DM總線和 PM 總線分開。運(yùn)算單元支持 IEEE32 位單精度浮點(diǎn)、 40 位擴(kuò)展精度浮點(diǎn)和 32位定點(diǎn)數(shù)據(jù)格式。 本文選用的是 ADSP SHARC 系列處理器，它們都是以 ADSP21000 處理器核為基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)大體相同，在程序代碼設(shè)計(jì)上也具有高度的兼容性。 DAC 采用 nanoDAC 系列，其特點(diǎn)為低功耗、雙通道、 12 位緩沖電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ DAC），采用 至 單電源供電，通過設(shè)計(jì)保證單調(diào)性，還有一個 IC 兼容型串行接口。該器件不存在流水線延遲。 信號處理電路部分 ADC 與 DAC 電路設(shè)計(jì) ADC設(shè)計(jì)中系統(tǒng)采用 4通道同步轉(zhuǎn)換 ADC 芯片 AD7865，圖 43 為 AD7865 的引腳分布圖，其具有 14 位精度、低功耗、采樣保持，單電源供電，電源電壓為 至 ，四路同步采樣最高吞吐量可達(dá) 100KSPS。 圖 42 ASE 光源的結(jié)構(gòu) WDM WDM Erbium Doped Fiber Pump APCamp。光源主題部分是增益介質(zhì)摻鉺光纖盒高性能的泵浦激光器。 光路部分 光路部分是光纖光柵測溫系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)，這部分的結(jié)構(gòu)決定著系統(tǒng)溫度解調(diào)算法實(shí)現(xiàn)。傳感光路和參考光路獲得的光信號傳輸?shù)焦怆娹D(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)信號調(diào)理與放大電路處理后，由 AD 轉(zhuǎn)換模塊同步轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，在數(shù)字信號處理器中進(jìn)行濾波降噪、信號特征的提取與分析，根據(jù)光柵溫度解調(diào)算法解算出傳感光柵的溫度值。在參考光路中服務(wù)器監(jiān)控 用戶終端 光纖 FP 濾波器 ASE 寬帶光源 耦合器 耦合器 當(dāng)腔長的長度是光纖光柵反射光波的半個波長的整數(shù)倍時，光電探測器探測到最大光強(qiáng)，此時給ＰＺＴ施加的電壓就對應(yīng)著ＦＢＧ的中心反射波長。但是也不能忽略其缺點(diǎn)，由于分辨率是由濾波器的濾波曲線的斜度而定的，所以線性邊帶濾波解調(diào)系統(tǒng)分辨率不是很高，而濾波曲線的線性近似也會造成一定的不可避免的誤差。可調(diào)諧窄帶光源解 調(diào)法示意圖如圖 34 所示。 圖 33 匹配光柵解調(diào)原理圖 該方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，而且對最終檢測的反射光強(qiáng)無絕對要求，各類強(qiáng)度噪聲也不會對輸出結(jié)果有影響。 圖 32 非平衡馬赫 曾德干涉儀跟蹤法原理圖 匹配光柵法 匹配光柵濾波解調(diào)法是用一個與傳感光柵相匹配的接收光柵的波長去推知傳感光柵的波長。高分辨率的光纖光譜分析儀可以滿足高精度測量的需求，但是其價格昂貴，體積龐大，由此構(gòu)成的系統(tǒng)成本高并且缺乏必要的緊湊性和牢固度，除此之外這種方法不適合在現(xiàn)在使用，在實(shí)際應(yīng)用的傳感器系統(tǒng)中是很不方便的，采用這種光譜儀檢測光纖光柵的波長移位也是非常不現(xiàn)實(shí)的，更重要的是，光纖光譜儀直接測出的是光波的波長的變化，它并不能直接輸出對應(yīng)波長變化的電信號，這對于測量結(jié)果的記錄、存儲和顯示以及提供回路必要的電信號以達(dá)到 工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制的目的是極為不利的。因此，光纖光柵傳感系統(tǒng)中應(yīng)有某些檢測裝置使得可以精密的檢測波長或者波長的偏移量。在實(shí)際應(yīng)用中，我們測得的被測量的精度越高越好，所以如何高測量光纖光柵的反射波長移動量的精度就成了我們研究光纖光柵傳感器的關(guān)鍵問題。 溫度靈敏度 與應(yīng)變靈敏度相同，式（ 213）得出，當(dāng)應(yīng)變不變時，光纖在溫度變化的作用下的布拉格波長的變化程度為 ： B?? = ???K （ 219） 對于多種光纖，當(dāng)溫度在 20~150 攝氏度之間變化時 , ~ ???? /度于是，對于 B? =1550nm 波段 nmsT ??? /度。當(dāng)溫度或應(yīng)變其中一個參量恒定時，波長的移動由應(yīng)變或溫度的改變引起。 當(dāng)只受溫度影響時有 TKT??? ?? (214) 由上式可以知道，溫度 T 的改變 ? T 引起的布拉格反射波長 B? 的漂移，漂移量為 B?? ，這主要是由溫度變化引起的有效折射率的改變引起的，并且 B?? 和 ? T成線性關(guān)系，因此通過對光纖 Bragg 光柵中心反射波長的移動的檢測就可以確定被測量的值。當(dāng)光柵受到軸向應(yīng)力的作用或者溫度的變化影響時，纖芯有效折射率和光柵的周期都會發(fā)生變化。從式中我們可以看到，光柵的長度 L 的改變、折射率變化 n? ，以及光纖光柵中心波長 B? 都能引起反射率和線寬的變化，這對光纖光柵的調(diào)制提供了重要的依據(jù)。 如圖 21和 22 所示?？傊饫w Bragg 光柵傳感器的應(yīng)用是一個方興未艾的領(lǐng)域，有著非常廣闊的發(fā)展前景。 因此，基于以上的優(yōu)點(diǎn)，自 1989 年首次報道將光纖光柵用作傳感器以來，光纖光柵傳感受到了世界范圍的廣泛重視，并且已經(jīng)取得了持續(xù)和快速地發(fā)展。 光纖光柵很容易的埋入或嵌入到被測材料中并對其內(nèi)部的應(yīng)變和溫度進(jìn)行高分辨率和大范圍地測量，光纖光柵傳感器被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)光纖靈巧結(jié)構(gòu)地理想器件。此外，因?yàn)樽陨淼奶攸c(diǎn)，光纖光柵傳感器也具有普通光纖傳感器無法具備的優(yōu)點(diǎn)： 光纖光柵傳感器是一種波長調(diào)制型光纖傳感器，它的傳感過程是通過外界參量對光柵中心波長的調(diào)制來獲取傳感信息，這樣可以避免光纖光柵傳感器中各種光強(qiáng)起伏對測量精度引起的干擾。干涉型光纖傳感的信息讀取是觀察干涉條紋的變化，這就要求干涉條紋清晰，而要使干涉條紋清晰就必須要求兩路干涉光的光強(qiáng)相等，從而使光纖光路的靈活性和連接的方便性等優(yōu)點(diǎn)大打折扣。 圖 12 光纖傳感原理圖 光纖光柵傳感器是利用光波波長的變化來探測外界物理量的。由于光纖傳感技術(shù)中的傳感與傳輸信號都是光信號，而并不是傳統(tǒng)的電信號，因而光纖傳感技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、適合高電壓場所、能遠(yuǎn)離傳輸信號、電絕緣性好、靈敏度高、耐腐蝕、安全可靠、可構(gòu)成光纖傳感網(wǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，它在航天、航海、電力傳輸、石 油開采、核工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等眾多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。 近年來，光纖光柵的制作方法得到了人們的廣泛研究并發(fā)展了多種制作方法，目前制作光纖光柵的方法主要有全息成柵法、相位掩膜法和干涉法。從功能上可分為濾波性光柵和色散補(bǔ)償?shù)牟ㄊ阜较?、空間周期分布及周期大小，光纖光柵可分為四種基本類型，即光纖布拉格光柵、閃耀光纖光柵、啁啾光纖光柵、長周期光纖光柵。光纖光柵是近幾年發(fā)展最快的光纖無源器件之一，它的出現(xiàn)將可能在光纖技術(shù)以及眾多相關(guān)領(lǐng)域中引起的一場新的技術(shù)革命。光纖光柵作為優(yōu)良的傳感及通信器件始源于 1987 年，當(dāng)時加拿大渥太華通信研究中心的 等人首次在摻鍺石英光纖中發(fā)現(xiàn)光纖的光敏效應(yīng)，并采用駐波寫入法制成世界上第一根光纖光柵。利用閃耀光纖光柵可以制成光纖平坦濾波器；利用非均勻光纖光柵可以制成光纖色散補(bǔ)償器等。 圖 11 光纖結(jié)構(gòu)圖 纖芯和包層的折射率差并不需要很大，實(shí)際上。光纖傳感技術(shù)代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢。光纖光柵傳感器具有體積小、損耗低、靈敏度高、抗電磁干擾、點(diǎn)絕緣性好、帶寬大。 系統(tǒng)搭建完成后 ,進(jìn)行了對系統(tǒng)性能的測試 ,檢驗(yàn)系統(tǒng)測量溫度的準(zhǔn)確度 ,其中包含兩個方面 。畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................. I Abstract .........................