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多通道光纤布喇格光栅传感器同步解调系统

作者:时间:2012-07-02来源:网络收藏

摘要:为了实现对整个舰艇结构状态长期实时的监控,构建了基于布喇格的监控,设计了总体硬件电路,给出了软件工作流程和寻峰算法流程,并最终完成了对系统的功能验证。经验证,系统实现了多实时校准的波长功能,扫描频率可达4 kHz,能够快速响应监控状态,可直接进行工程应用。
关键词:结构监控;布喇格;寻峰;实时校准;波长

在军事领域,为了防止灾害事故的发生,对舰船、潜艇等这些重要军事装备必须要有结构完整性要求。对使用中的舰船、潜艇进行连续、实时的监测,有效地监测和预测舰船、潜艇结构的损伤累积过程,评定和预测舰船、潜艇结构的安全性和可靠性,以及时地对结构进行维修加固,保证其结构没有明显的损伤存在,使舰船和潜艇安全可靠。
传统的点式电测电传方式易受强电磁干扰信号不易远距离传输,这些检测手段难以全面反映舰艇结构的工作状况,不能完成对整个结构状态长期的实时监控。而布喇格(Fiber Bragg Grating,FBG)作为一种新型的光纤,体积小、抗电磁干扰能力强、易于组建传感网络并且能够实现传感信息波长编码等许多独特优点,为舰艇结构健康监测提供了新的途径。
鉴于此,为了实现对整个舰艇结构状态长期实时的监控,笔者构建了多光纤布喇格光栅系统。

1 系统总体设计
FBG解调系统总体设计如图1所示。系统由光路部分和信号处理部分组成,光路部分采用基于可调谐F-P滤波器的实时校准方案,主要由宽带光源、可调谐F-P滤波器、3db光纤耦合器、光开关阵列(1×16)、FBG传感阵列、带标记热稳定性标准具模块和光电探测器等组成,以实现将外界温度和应变等调制信息转换成电信号;信号处理部分用FPGA+DSP架构协同处理,控制光开关阵列进行传感光路选择和D/A输出三角波或锯齿波驱动可调谐F-P滤波器,从而实现对光路的协同操作。然后启动六路ADC,前五路采集光电探测器转换的信号,最后一路采集调理后的三角波或锯齿波作为触发信号,触发对其他五路数据的并行寻峰操作,通过查表将标准具透射信号的各峰值对应的波长值确定,再将被测FBG传感器反射信号的峰值位置和标准具的峰值阵列位置联系起来,通过线性插值运算,能够解调出FBG传感器的中心波长,最后通过高速网口将波长数据传送到上位机,从而实现全天候、实时监控的功能要求。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/160352.htm

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