【正文】 界應(yīng)力導(dǎo)致應(yīng)變和溫度的變化會直接影響光纖布拉格光柵的折射率和柵格常數(shù)，因而光纖布拉格光柵對應(yīng)力和溫度的變化有響應(yīng)。可得： 光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器原理 假設(shè)溫度恒定，光纖光柵受軸向應(yīng)變力時，由于光柵周期和彈光效應(yīng)造成的有效折射率的變化可由彈光系數(shù)矩陣和應(yīng)變張量矩陣表示為： 當(dāng)光纖受軸向應(yīng)變時，其橫向也會有相應(yīng)的應(yīng)變，在x，y方向上均為vε。應(yīng)變張量矩陣為彈光矩陣為 由于經(jīng)計算可得由式可得，在溫度恒定時，光纖光柵反射波長的變化與外加應(yīng)變成正比。下面對這幾種典型的光纖光柵解調(diào)方法做一介紹。通過計算采得I1和I0的比值可以求得布拉格波長λB的漂移量，其求解公式為： 式中A為邊緣濾波器的傾斜度，b為FBG的3dB帶寬。FP腔的輸出為FP濾波器透射譜和光柵的輸出光譜的卷積。可調(diào)諧FP腔濾波解調(diào)法在國內(nèi)得到了廣泛的研究。目前MOI公司已很好地解決了FP腔漂移這一難題。當(dāng)光柵反射波長變化Δλsinωt時，輸出相位變化為： 式中nd為馬赫曾德干涉儀的光程差，λ為光柵中心波長（圖5） （馬赫曾德干涉儀解調(diào)原理圖）該方法的優(yōu)點是分辨率高，但因無法消除溫度變化導(dǎo)致的干涉儀相位漂移，目前只適用于動態(tài)檢測如應(yīng)變量的檢測。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，便于使用，常用在實驗室的科研工作，但具有在高分辨率的光譜儀體積較大，價格較高，防振性差，因此也不利于在野外現(xiàn)場檢測，而且它不能直接獲得物理量的大小，也不方便對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲。LabVIEW的主要應(yīng)用領(lǐng)域是儀器控制、模擬仿真、數(shù)據(jù)釆集、工業(yè)自動化等,在功能完整性和應(yīng)用靈活性上不遜于其他任何高級語言,并擁有適用于Windows、Linux、Unix、Mac OS等操作系統(tǒng)的軟件幵發(fā)版本,其最新版本是LabVIEW 2011。此外,LabVIEW還提供常用的程序調(diào)試工具,具有數(shù)據(jù)探針、斷點設(shè)置、單步調(diào)試和動態(tài)顯示執(zhí)行流程等功能,使用戶能夠清楚的觀察數(shù)據(jù)傳遞過程中的細(xì)節(jié),讓程序的幵發(fā)與調(diào)試更加便捷。LabVIEW允許用戶在同一個后臺程序界面上擁有多個不同節(jié)點,而這些節(jié)點可以并行執(zhí)行。程序前面板用于設(shè)置程序的輸入輸出,其中輸入量被稱為控制,而輸出量被稱為顯示?？驁D程序由端口、圖標(biāo)和連線構(gòu)成,其中端口是用來控制程序前面板和顯示傳遞數(shù)據(jù),圖標(biāo)是結(jié)構(gòu)化程序的控制命令,連線代表程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流,不同顏色、粗細(xì)的連線代表不同的數(shù)據(jù)類型。（圖7）LabVIEW的強大歸因于它的層次化結(jié)構(gòu),用戶可以自行創(chuàng)建vi程序當(dāng)作自己的了程序,子程序又可以調(diào)用其他的子程序,層層調(diào)用以創(chuàng)建更復(fù)雜的程序,而labv—iew對調(diào)用的層級并無限制。(3)細(xì)節(jié)設(shè)計階段細(xì)節(jié)設(shè)計階段的任務(wù)就是把解決方法具體化。(5)程序測試階段測試過程需嚴(yán)格按照一定的測試計劃進(jìn)行,測試計劃應(yīng)包括系統(tǒng)的功能完整性、輸入和輸出、進(jìn)度安排、測試工具、測環(huán)境、測試用例的選擇以及所有階段產(chǎn)生的文檔等。使用這些被廣泛接受的編程模式設(shè)計應(yīng)用程序,可以使得軟件變得通俗易懂且容易復(fù)用。用戶寫出程序的同時，后臺就自動完成了編譯。(6)LabVIEW 內(nèi)建了 600 多個分析函數(shù)，用于數(shù)據(jù)分析和信號處理。(3)圖形顯示:包括傳感器波長功率圖形顯示,圖形的標(biāo)尺設(shè)置以及圖形放縮。但在調(diào)用之前,需要先導(dǎo)出動態(tài)鏈接庫函數(shù),導(dǎo)出解調(diào)模塊的動態(tài)鏈接庫函數(shù)流程如下:選擇啟動項目中的工具一導(dǎo)入一共享庫(.dll),如圖9所示。 選擇錯誤處理模式(簡單錯誤處理),如圖10。解調(diào)模塊數(shù)據(jù)采集的流程如下:模塊初始化 選擇輸出參數(shù)(波長) 獲取波長數(shù)組 選擇輸出參數(shù)(率)獲取功率數(shù)組。如圖（12）左：（圖12）模塊初始化和選擇輸出參數(shù)函數(shù)配置選擇輸出參數(shù)的函數(shù)為voseSetPixelReportMode ,其中nPixelReportMode可選3個值,0為volt,代表電壓型的光功率輸出。連續(xù)采集就是在配置好的信息外面加上while循環(huán),利用公共線程(錯誤簇)引導(dǎo)數(shù)據(jù)流,控制程序運行流程,如圖（13）所示:圖（13）數(shù)據(jù)釆集示意圖 在圖13中已經(jīng)包含波長功率波形的顯示,其采用XY波形圖模式的前面板顯示如圖14。傳感器部分采用表格顯示,如下圖16所示:圖（16）傳感器信息顯示表格LabVIEW中,表格控件可以同時用于輸入和顯示。告警部分前面板的設(shè)計如下圖18表格所示:圖（18）告警程序前面板設(shè)計告警表格中包括事件序號,告警時間,告警通道,告警傳感器以及告警等級描述。圖（20）軟件主界面圖（21）傳感器配置界面圖（22）參數(shù)設(shè)置界面參數(shù)設(shè)置用于配置以下信息::通道光譜或者傳感器的波長和溫度。軟件主程序的工作原理如下:一、程序運行,初始化解調(diào)模塊和光開關(guān)。,等待通道切換。 軟件性能測試 在多通道光纖光柵監(jiān)控系統(tǒng)中,光通道切換時間性能是一項很重要的指標(biāo)。八、總結(jié) 通過這次課程設(shè)計，鍛煉了設(shè)計能力，同時也讓我們把理論與實踐結(jié)合起來對以后的學(xué)習(xí)及工作都有很大的幫助。在此非常感謝我的指導(dǎo)老師萬生鵬老師，他給了我很大的鼓勵和幫助，讓我對論文的完成充滿了信心。謝謝第 22 頁