光纤光栅传感解调系统中通信接口技术研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文光纤光栅传感解调系统中通信接口技术研究姓名：王奇申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：姜德生20050501武汉理工大学硕士学位论文摘要光纤Bragg光栅传感器是利用Bragg波长对温度、应力的敏感特性制成的～种新型光纤传感器，除具有传统电类传感器的功能外，它还具有分布式传感、抗电磁干扰、精度高、长期稳定性好等优点，因而广泛用于民用工程结构、航空航天业、船舶航运业、石油化工业、电力工业、核工业、医学和铁路系统等方面。一些光纤光栅传感器已经实现商业化，主要用于结构监测和油库、天然气库的监测。光纤光栅传感解调系统是光纤光栅传感器商业化应

2、用的必备设备。目前，武汉理工大学光纤中心研制的光纤光栅传感解调系统采用的通信接口技术是串行接口，由于相应的上位机应用程序比较复杂，而用户往往只需要知道从解调器传过来的某一个或几个波长值，因此本文采用动态链接库技术来开发适合工程应用的光纤光栅解调器驱动程序。为更好地实现光纤光栅传感器与企业其他信息系统的集成，实现数据的交换，以适应现代企业管理控制一体化的应用需求，本文还研究了基于网络接口的数据通信和基于OPC技术的数据通信。本文首先对国内外光纤光栅传感技术的研究现状进行了分析，指出了我国在该领域目前所存在的问题，接着系统介绍了光纤光栅的基本结构以及光纤光栅对温度、应变

3、和压力的传感机理，然后讨论了光纤光栅传感器的信号解调技术，包括光谱仪检测法、匹配光栅法、可调谐法布里一珀罗腔法、可调谐光源法等，详细分析了可调F．P滤波器的特性和解调原理，提出了一种基于可调F-P滤波器的解调系统的设计方案。通信接口技术是体现光纤光栅解调系统综合性能的一个重要方面，具有重要的理论和工程实际意义。本文从三个方面研究了光纤光栅传感解调系统中的通信接口技术，分别是基于串行接Kt的数据通信、基于网络接口的数据通信和基于OPC技术的数据通信。其中，串行接口技术主要应用于对数据传输速率要求不高、数据量较小、传输距离较短、便于携带的场合，网络接口技术主要应用于需要

4、采集大量波长数据、对实现远程访问和分布式测量要求较高的场合，OPC技术是今后工业数据通信标准的发展方向，因此支持OPC技术规范是对光纤光栅解调系统的必然要求，最后比较了这三种技术的特点，并对下一步的研究工作提出了展望。关键词：光纤光栅，解调，通信接口，DLL，OPCII武汉理工大学硕上学位论文AbstractFiberBragggrating(FBG)sensor,whichusesthepropertythattheBraggwavelengthissensitivetOtemperatureandstrain，isanoveifiberopticsensor．I

5、nadditiontohavethesamefunctionsasthetraditionalelectricsensors，theFBGsensoralsohassomespecialcharacteristicssuchasdistributedsensing，inununetoelectromagneticinterference，highprecisionandlong—termstability．Soithaswidelybeenusedinvariousfieldssuchascivilstructure，aeronauticsandspace，ship

6、andmarine，oilandchemicalindustry,electricandnuclearpowerindustry,medicineandrailwaysystems．SomeFBGsensorshavebeencommercializedforstructuralmonitoringandoil／naturalgasreservoirmonitoring．Thedemodulationsystemofthefibergratingsensoristheabsolutelynecessaryapparatusforthefibergatingsenso

7、rusedintheconnnerce．Atpresent，thefibergratingsensor’Sdemodulationsystem}whichmadeinWUTOS，usetheserialinterface．FortheapplicationonthePCareverycomplex，whiletheuserusuallyneedonlyoneorseveralparameterssuchaswavelength，theDLLwillbeusedtodevelopthedriver、ofthefibergratingsensor’Sdemodula