利用匹配光柵解調來檢測光纖光柵傳感器的系統設計
式中,I0為反射譜強度峰值;λs為反射譜強度為I0時對應的波長值;△λs為反射譜的3 dB帶寬。一般情況下,光電探測器所探測到的光功率的大小與傳感光柵和匹配光柵的反射譜的卷積大小成正比。傳感光柵的中心波長λc與匹配光柵的中心波長λp的差值越小,對應的卷積值越大。由于△λ大于閾值△λmin時,卷積值過小可能無法繼續解調,因此,解調范圍會受到限制。
普通的匹配法只有一個傳感光柵一個匹配光柵,對應只有一個△λ。當該△λ≥△λmin時,解調系統將無法繼續解調。對于雙光柵匹配解調系統,傳感光柵與兩個并聯的匹配光柵的中心波長近似相等,但略有差別。三者關系為:λp1λcλp2,λp1和λp2分別表示兩個匹配光柵的中心波長。λc是傳感光柵的中心波長。傳感光柵在外界應力作用下時,△λ1=∣λc-λp1∣,△λ2=∣λc-λp2∣;當λc增大時△λ1增大,△λ2減小;當λc減小時,△λ1減小,△λ2增大。圖2所示為△λ1、△λ2和λc三者的關系圖,其中△λmin是光電探測器可以探測到的最小值。因此,根據圖2可知,在理論上,雙光柵匹配解調系統總是至少有一個光電探測器可以探測到可用光信號。

2 基于DSP的解調系統設計
2.1 系統硬件設計
匹配光柵反射回來的光入射到光電探測器(PD)上可轉換為電信號。光電轉換部分和信號采集部分主要完成對PD輸出電信號的采集,采集到的信號再轉化為數字信號由DSP進行處理。DSP主要完成數據的插值運算和尋峰處理,并根據處理結果反饋給DSP,由DSP依照反饋信號控制步進電機完成下一步的解調工作,其系統硬件框圖如圖3所示。

為了實現高精度的數據采樣,本系統選用美國AD公司推出
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