利用匹配光柵解調(diào)來檢測(cè)光纖光柵傳感器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2013-11-25 來源：網(wǎng)絡(luò)

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式中，I₀為反射譜強(qiáng)度峰值；λs為反射譜強(qiáng)度為I₀時(shí)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值；△λs為反射譜的3 dB帶寬。一般情況下，光電探測(cè)器所探測(cè)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(zhǎng)λc與匹配光柵的中心波長(zhǎng)λp的差值越小，對(duì)應(yīng)的卷積值越大。由于△λ大于閾值△λmin時(shí)，卷積值過小可能無法繼續(xù)解調(diào)，因此，解調(diào)范圍會(huì)受到限制。

普通的匹配法只有一個(gè)傳感光柵一個(gè)匹配光柵，對(duì)應(yīng)只有一個(gè)△λ。當(dāng)該△λ≥△λmin時(shí)，解調(diào)系統(tǒng)將無法繼續(xù)解調(diào)。對(duì)于雙光柵匹配解調(diào)系統(tǒng)，傳感光柵與兩個(gè)并聯(lián)的匹配光柵的中心波長(zhǎng)近似相等，但略有差別。三者關(guān)系為：λp1λcλp2，λp1和λp2分別表示兩個(gè)匹配光柵的中心波長(zhǎng)。λc是傳感光柵的中心波長(zhǎng)。傳感光柵在外界應(yīng)力作用下時(shí)，△λ1=∣λc-λp1∣，△λ2=∣λc-λp2∣；當(dāng)λc增大時(shí)△λ1增大，△λ2減??；當(dāng)λc減小時(shí)，△λ1減小，△λ2增大。圖2所示為△λ1、△λ2和λc三者的關(guān)系圖，其中△λmin是光電探測(cè)器可以探測(cè)到的最小值。因此，根據(jù)圖2可知，在理論上，雙光柵匹配解調(diào)系統(tǒng)總是至少有一個(gè)光電探測(cè)器可以探測(cè)到可用光信號(hào)。

2 基于DSP的解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

匹配光柵反射回來的光入射到光電探測(cè)器(PD)上可轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光電轉(zhuǎn)換部分和信號(hào)采集部分主要完成對(duì)PD輸出電信號(hào)的采集，采集到的信號(hào)再轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)由DSP進(jìn)行處理。DSP主要完成數(shù)據(jù)的插值運(yùn)算和尋峰處理，并根據(jù)處理結(jié)果反饋給DSP，由DSP依照反饋信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)完成下一步的解調(diào)工作，其系統(tǒng)硬件框圖如圖3所示。