【正文】 謝謝你們嘔心瀝血的教導(dǎo)。 表 41 五個光柵進行溫度定標(biāo)的實驗數(shù)據(jù) 1528nm 1532nm 1534nm 1537nm 1544nm 第 1 次 0． 88 第 2 次 第 3 次 第 4 次 第 5 次 5 次平均 服務(wù)器端軟件設(shè)計 本文根據(jù)光線光柵測溫系統(tǒng)與服務(wù)器之間的通信方式和數(shù)據(jù)格式，設(shè)計了服務(wù)器端的軟件，實現(xiàn)了光纖溫度火災(zāi)報警系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸、處理、存儲和顯示，軟件流程框圖如 圖 48。環(huán)形緩沖區(qū)可以從儲存器的任一一地址單元開始，也可以再任一地址單元結(jié)束，處理器對此沒有任何限制。 圖 44 AD5627 引腳分布 DAC 性能指標(biāo)： 1. 低功耗、雙通道 nanoDAC 2. 12 位精度 3. 片內(nèi)自帶基準電壓源 4. 3mmx3mm、 LFCSP 和 10 引腳 MSOP 封裝 5. 采用 至 電源供電 6. 通過設(shè)計保證單調(diào)性 7. 上電復(fù)位至零電平 8. 各通道獨立省電 9. 硬件 LDAC 和 CLR 功能 10. IC 兼容型串行接口，支持標(biāo)準（ 100kHz）、快速（ 400kHz）和高速（ ）三種模式 高速數(shù)字信號處理電路設(shè)計 高速數(shù)字信號處理電路采用高性能浮點 DSP 處理芯片，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的實時運算處理，將處理后的結(jié)果信息通過串口發(fā)送至控制模塊，再通過 GPIO 接口對控制模塊等相關(guān)模塊進行通信。結(jié)構(gòu)如圖 42。給PZT 施加一個鋸齒波的掃描電壓，壓電陶瓷隨著掃描電壓的變化產(chǎn)生伸縮，從而使FP 腔的腔長 發(fā)生變化。其解調(diào)原理如圖 32 所示，此方法引起了國內(nèi)外許多研究人員的重視，并對其進行了研究。 根據(jù) （ 217）得出，光纖在軸向應(yīng)變作用下布拉格波長的變化為 ： 畢業(yè)設(shè)計 /論文 10 22 ?????? ???????? ??? ?? ??? n nL （ 218） 所以，對于中心波長 1550nm 波段，其該變量 為 ??? /103 nm? 。利用耦合模理論對周期性光柵進行分析，可得到光纖光柵的反射率 R 和透射率 T 的表達式如下： )()( )( 2222sLchssLsh sLshKR ?? ?? （ 21） 當(dāng) 22 ???K )()( 222 22 QLchK sLshKR ?? ?? （ 22） 當(dāng) 22 ???K )()( 2222QLchKSsLsh RR ?? ?? （ 23） 在上式中， L 是光柵的長度， K 為耦合系數(shù)， ??? ? /2 fn? 為模傳播常數(shù)， /^???? p?? ， ? 為光柵周期， efn 為等效折射率， ? 為自由空間工作波長 P 為一個整數(shù) 2/122 )( ???? KS （ 24） 2/122 )( KQ ?? ?? （ 25） 當(dāng)波長匹配時，即 ?? =0 時， R取最大值，對于一階場， P=1， )(tanh 2m ax KLR ? （ 26） 對于單模光纖為 ][t an h]2[t an h 22m a x ???? nln ef fnlR ????? （ 27） 由波長匹配條件 ， 可以推出布拉格方程 effB n2?? （ 28） 再由反射帶寬的定義： )(21),(,LRLR B?? ?可以求出兩個 ? 的值，并進一步給出Bragg 反射半值帶寬 畢業(yè)設(shè)計 /論文 8 22 ????????????????? ?? ??? n nL (29) 上面我們給出了光纖 Bragg 光柵的反射率 RR ， Bragg 波長 B? 和線寬 ??? 等幾個重要參數(shù)，這些參數(shù)對于光柵的制作及其應(yīng)用都有重要的意義。 避免了一般干涉型傳感器中 相位測量的不清晰和對固有參考點的需要，結(jié)合波分復(fù)用（ WDM）和時分復(fù)用（ TDM）技術(shù)，每根光纖中可以設(shè)置多個光纖光柵構(gòu)成分布式的傳感點，便于空間組網(wǎng)，分辨精度高，光纖光柵傳感器具有波長編碼的特點，它更便于構(gòu)成分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以再大范圍內(nèi)對多點同時進行測量。 光纖光柵傳感技術(shù)的特點和應(yīng)用 光纖布拉格光柵傳感技術(shù)的特點 光纖傳感技術(shù)是伴隨著光導(dǎo)纖維和光通信技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的。 光纖光柵是近年來發(fā)展最為迅速、應(yīng)用最為廣泛的光纖無源器件之一。 temperature 畢業(yè)設(shè)計 /論文 1 第 1 章 緒論 引言 光纖布拉格光柵（ Fiber Bragg grating），簡稱光纖光柵（ FBG）具有波長調(diào)制、分辨率高、抗電磁干擾、重復(fù)性好以及可進行批量生產(chǎn)等特性點，光纖光柵技術(shù)正成為當(dāng)前傳感器領(lǐng)域研究的一大熱點。光纖光柵傳感器具有體積小、損耗低、靈敏度高、抗電磁干擾、點絕緣性好、帶寬大。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。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)具有許多獨特的優(yōu)點，如具有抗電磁干擾能力強、適合高電壓場所、能遠離傳輸信號、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，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。 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)變和溫度進行高分辨率和大范圍地測量，光纖光柵傳感器被認為是實現(xiàn)光纖靈巧結(jié)構(gòu)地理想器件。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)。 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。 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。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，此時給ＰＺＴ施加的電壓就對應(yīng)著ＦＢＧ的中心反射波長。 圖 42 ASE 光源的結(jié)構(gòu) WDM WDM Erbium Doped Fiber Pump APCamp。 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)計上也具有高度的兼容性。 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 位進行配置。 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。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。 感謝大學(xué)三年傳授我們專業(yè)知識的所有老師。 如表41。 ADSP SHARC 系列處理器數(shù)據(jù)地址產(chǎn)生器能自動處理環(huán)形地址指針，這樣就能降低程序開銷，提高程序的執(zhí)行效率并簡化程序代碼。 AD56x7RBRMZ 內(nèi)置一個 、 5ppm/度基準電壓源，滿量程輸出 范圍可達到 ； AD56x7RBRMZ 內(nèi)置一個 、 5ppm/度基準電壓源，滿量程輸出范圍可達到 5V，引腳如圖 44。電路通過控制泵浦激光器的輸出保證了輸出功率的穩(wěn)定，通過調(diào)節(jié) APC，可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出功率。系統(tǒng)中利用壓電陶瓷作為 FP 腔腔長變化的驅(qū)動元件，使可調(diào)諧 FP 腔工作在掃描狀態(tài)。 畢業(yè)設(shè)計 /論文 12 圖 31 光譜檢測儀法示意圖 非平衡馬赫 曾德干涉儀跟蹤法 1992 年， A． D． Kersey 等人提出了非平衡馬赫 曾德干涉解調(diào)法，由于此種方法采用的是干涉法來檢測波長的移位，所以其具有極高的檢測靈敏度，這種方法適合于高分辨率動態(tài)應(yīng)變傳感信號的檢測。 光纖光柵的傳感靈敏度 應(yīng)變靈敏度 當(dāng)溫度不變時，式 (213)得出，沿軸向應(yīng)變和波長的關(guān)系由下式給 出 22 ?????? ???????? ??? ?? ??? n nL （ 217） 對于普通的光纖，其有效折射率 ，在硅介質(zhì)中，有效彈光系 數(shù) 。光纖光柵的基本光學(xué)參數(shù)有：反射率、透射率、光柵方程、反射帶寬等。 因為光纖光柵對應(yīng)力 /應(yīng)變和溫度的雙重敏感性，利用光纖光柵可以制作應(yīng)力 /應(yīng)變和溫度同時測量的雙參量傳感器。 隨著光纖光柵制造技術(shù)的不斷成熟和完善，其應(yīng)用的成果日益增多，從光纖通信、光纖傳感到光計算和光信息處理的整個領(lǐng)域都將由于光纖光柵的實用化而發(fā)生革命性的變化，光纖光柵技術(shù)是光纖技術(shù)中繼摻鉺光纖技術(shù) 應(yīng)用中的傳統(tǒng)設(shè)計思想，并使全光纖器件的研制和集成成為可能，從而為人們夢寐以求進入全光信息時代帶來了無限生機和希望。這些器件具有反射帶寬范圍大、附加損耗小 、體積小，易與光纖耦合，可與其它光器件兼容成一體，不受環(huán)境塵埃影響等一系列優(yōu)異性能。 FP filter。并能多點分布式測量等優(yōu)點，已應(yīng)用于橋梁、礦井、隧道、大壩、建筑物、艦船系統(tǒng)、海洋、航空、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，電力系統(tǒng)等，并取得了許多成果 。十余年后，在 1989 年美國聯(lián)合技術(shù)研究中心的 eltz 等人以準分子激光泵浦的可調(diào)諧倍頻染料激光器輸出的 244nm 波長的紫外光干涉條紋側(cè)面照射纖芯摻鍺的光纖，將任意工作波長的位相光 柵寫進了纖芯形成光纖芯內(nèi)部布拉格光柵，使光纖光柵的制作技術(shù)實現(xiàn)了突破性的進展。因此，人們發(fā)現(xiàn)如果能夠測出光波參數(shù)的變化，就可以得到導(dǎo)致光波參數(shù)變化的各