光纤光栅传感器系统上位机软件设计课程设计

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1、课程设计论文题目：光纤光栅传感系统上位机软件设计学院：专业名称：电子科学与技术班级学号：学生姓名：指导教师：2013年12月第22页目录一、课题背景41.1国内外研究现状41.2国外研究现状41.3国内研究现状5二、课题要求52.1设计内容52.2报告要求5三、光纤布拉格光栅传感器原理及分类53.1光纤光栅的分类53.2光纤布拉格光栅原理63.3光纤布拉格光栅的传感原理73.4光纤布拉格光栅温度传感器原理7四、光纤布拉格光栅波长解调原理84.1边缘滤波法94.2可调谐F-P腔滤波法94.3非平衡马赫-曾德干涉仪解

2、调法104.4光谱分析仪法10五、labview语言简介115.1LabVIEW基本概念115.2LabVIEW软件开发流程125.3LabVIEW编程模式135.4LabVIEW主要有以下几个优点13六、光纤光栅各传感系统设计模块136.1LabVIEW导出解调模块动态链接库函数146.2数据循环釆集程序编制166.3图形显示程序编制176.4传感器拟合表格设计186.5告警程序设计196.6数据存储程序设计20七、软件整合与性能测试207.1软件单元整合207.1.1软件界面显示207.1.2软件工作原理21

3、7.2软件性能测试227.2.1光通道切换性能测试22第22页7.2.2软件运行性能测试22八、总结22参考书籍23致谢23第22页摘要：光纤光栅传感器以其独到的电磁绝缘性，在电力、化工、采矿等行业中的应用日益增多。光纤光栅传感器的核心在于其光栅中心波长解调技术。光纤光栅在功能上可以看做是一个窄带滤波器，具有波长选择的功能，光敏性是物质的材料属性，是指在外部光的照射下，物质的物理或化学性质产生暂时的或永久的改变。光纤光栅利用光敏性可制成许多具有独特功能的光纤无源器件，此外光纤本身就具有电绝缘性，传输信号损耗低、质

4、量小等优点，因此在光纤通信和传感等领域光纤光栅都具有着广泛的发展前景。光纤光栅可以用作传感元件，具有其他传感器无法比拟的优点。利用Labview开发开发了系列波长解调模块的光纤方式传感系统。该软件实现了光纤光栅传感信号的多通道实时采集和分析处理并可以用于实际工程应用。该系统具有测量精度高、操作简便、功能全面的特点。关键词：光纤光栅Labview传感系统上位机一、课题背景1.1国内外研究现状光纤传感器的应用范围很广，尤其适合在恶劣环境下使用，具有很大的市场需求。主要以下几个方面：民用工程结构、航空航天业、船舶航运业

5、、医学及生物传感器等。（1）民用工程结构测量力学参量对桥梁、隧道、矿井、大坝、建筑物的使用状况和维护都是至关重要的。通过对上面所叙述的民用工程结构应变分布的测量，可以预知其局部健康状况和载荷状态。（2）航空航天业这是这一个大量使用传感器的地方，为了监测一架飞机的压力，温度，振动、等重要部位要用上百个传感器。光纤光栅传感器具有的特性很适合作为飞行器的传感器。（3）船舶航运业随着船载控制系统的复杂性不断增加，船体要求又愈来愈多精巧的传感器，光纤光栅传感器能够为现代船舶的操作提供瞬态的和各方面的传感信息。（4）医学及生

6、物传感器传统的热电偶、热敏电阻温度计和电子传感器在许多医学应用中士不适用的，会导致错误的输出。光纤光栅传感器以最小限度伤害人体组织功能方式，进行内部测量，并得出精确的有关温度、压力和声波场的局部信息。1.2国外研究现状加拿大渥太华通信研究中心于1978年首次在掺锗石英光纤中发现光纤光敏效应，并用驻波写入法制作了世界上第一根光纤光栅。美国联合技术研究中心1989年实现了用紫外光在光纤侧面直接写入布拉格光栅，这一技术的实现使光纤光栅技术逐步走向成熟和商业化。自1989年第一次用光纤光栅做传感器，这使得光纤光栅在传感领

7、域的使用受到了人们广泛关注，并且取得了快速的发展。美国、英国、加拿大、日本等国，利用巨大资金投入，处于光纤光栅传感器的领先地位，在国外，光纤光栅传感技术已经在桥梁铁路等工程中获得应用。第22页1.3国内研究现状相较于国外，国内关于光纤光栅传感器的研究工作开展的较晚。我国在90年代才开始光纤光栅技术的应用研究，主要集中在理论分析和误差计算方面。当前，国内已有许多大学和研究所都在光纤传感器领域进行研究。他们在光纤温度传感器，压力计等相关领域进行了一系列的理论和实验研究，取得了很多项科研成果，其中有些科研成果具有很高的

8、实用价值，在实际工程中也得到了初步应用。二、课题要求2.1设计内容1.分析了光纤光栅传感器的基本原理。2.Labview环境下，独立开发基于FPGA模块的上位机系统。2.2报告要求1．封面  2.课程设计报告： 3.⑴ 系统总体方案 ⑵ 设计思路和主要步骤 ⑶ 各功能模块和流程图 ⑷ 设计代码 ⑸ 心得体会和参考资料三、光纤布拉格光栅传感器原理及分类3.1光纤光栅的分类1