基于压电陶瓷的布拉格光纤光栅匹配测温系统

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于压电陶瓷的布拉格光纤光栅匹配测温系统作者姓名陈晓杪学科类别光学工程指导教师张燕君教授2016年5月燕山大学工学硕士学位论文中图分类号：TN253学校代码：10216UDC：535密级：公开工程硕士学位论文基于压电陶瓷的布拉格光纤光栅匹配测温系统硕士研究生：陈晓杪导师：张燕君教授申请学位：工程硕士工程领域：光学工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学-II-ADissertationinopticalenginee

2、ringMATCHINGTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMOFFIBERBRAGGGRATINGBASEDONPIEZOELECTRICCERAMICBySupervisor:YanshanUniversityMay，2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于压电陶瓷的布拉格光纤光栅匹配测温系统》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要

3、贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于压电陶瓷的布拉格光纤光栅匹配测温系统》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部

4、分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-II-摘要摘要布拉格光纤光栅(FBG)传感器因其抗干扰能力强、耐腐蚀、无缘性、易于组网等得优点，受到国内外越来越多研究人员的重视。但是FBG的传感信号解调的难度大，成本高。本文设计了一种基于压电陶瓷的FBG解调系统，具有成本低，结构简单，解调精度高等的优点。本文研究的内容主要有以下几个方面：首先，分析了国内外FBG的发展历程，介绍了FBG传感的优势，对FBG的发展前景进行了展

5、望；结合FBG的耦合模式理论，对FBG温度和应力的传感模型就行了深入的分析；并且对几种传统的FBG解调方式进行了详细的论述比较，根据实际需求选择了基于压电陶瓷的FBG解调方式。其次，对压电陶瓷的特性进行了深入的分析研究，选择了中心波长为1560nm的FBG作为系统的测量光栅，将FBG粘贴于压电陶上，通过对压电陶瓷施加锯齿波电压，可以得到不同的驱动电压对应的FBG中心波长。并且对光电转换模块、电源模块、信号处理模块等进行了设计验证。再次，对嵌入式平台STM32进行了详细的论述，对STM32的数据处理流程进行了比较详

6、细的说明，对STM32平台的AD转换模块和LCD显示控制模块进行了比较详细的介绍，能够通过电压-温度算法在LCD上对测得的温度进行显示。最后对整体系统进行实验验证，实验结果表明系统具有较高的测量精度，稳定性良好，能够应用到实际测温系统中，具有一定的实用价值。关键词：FBG；解调；压电陶瓷；STM32-I-燕山大学工程硕士学位论文AbstractHavingagreatnumberofadvantagesofstronganti-interferenceability,corrosionresistance,noe

7、dgeandeasynetworking,theFiberBraggGrating(FBG)sensorhasreceivedmoreandmoreattentionofresearchersathomeandabroad,butitisdifficulttodemodulateFBGsignalwithhighcost.Ademodulationsystemisdesignedinthispaperbasedonthepiezoelectricceramicswithadvantagesoflowcost,si

8、mplestructureandhighprecision.Themaincontentsofthispaperareasfollows:First,thispaperanalyzesthedevelopmentofFBGathomeandabroad,introducestheadvantagesofFBGsensorandtheprospectthedevelopme