基于STM32的光纖光柵傳感系統(tǒng)設計

2.3 嵌入式控制系統(tǒng)

主控芯片選用ST公司推出的基于Cortex—M3內核的STM32F103C8T6芯片，它集先進Cortex—M3內核結構、良好的功耗控制、出眾創(chuàng)新的外設和低成本于一體。STM32擁有全系列軟件的高度兼容性及腳對腳和外設，能夠在不修改軟件及原始框架的條件下，可將應用精簡為使用更少的存儲空間，或升級為需要更多的存儲空間。

3 解調系統(tǒng)的軟件設計

根據STM32易于開發(fā)，可使產品快速進入市場的特點，采用STM32固件庫進行編寫。STM32固件庫提供易用的函數可以使用戶方便地訪問STM32的各個標準外設，并使用它們的所有特性。

整個系統(tǒng)的軟件設計實現(xiàn)了如下功能：

1)制FBG解調系統(tǒng)的工作;

2)采樣濾波電路所處理過的電信號;

3)給PZT提供鋸齒波驅動電壓，若某時采集到FBG信號，則記錄此時的驅動電壓，并對數據進行處理;

4)根據FBG傳感器所測量的外界物理量與本身中心波長的對應關系，計算出所測物理量的值并顯示結果。

4 實驗數據及分析

進行溫度測試實驗。光源選用ASE-C型C波段寬帶光源，工作波長范圍為1 525.nm～1 565 nm。傳感器選用GFRP封裝的FBG溫度傳感器，30.0 ℃時標定的中心波長為1 553.971 nm，溫度系數為19.05 pm/℃。將FBG傳感器放入溫控箱，不受外界應變的影響。從20℃開始，每增加10℃定溫20 min測定一次波長，直至80℃。測得的數據如表1所示。

將測得的數據繪制成波長一溫度曲線圖，如圖2所示。圖中的‘▲’表示波長理論值，‘▼’表示波長實際測量值，‘■’表示理論波長與實際測量波長的絕對誤差值，‘●’表示標定溫度與實際測量溫度的誤差值，直線為對數據進行的線性擬合。x軸表示溫度，y軸表示波長或者溫度。

從測試結果來看，該溫度傳感系統(tǒng)具有良好的線性度，測得的波長、溫度與理論波長、標定溫度基本一致，各點的波長偏差在±4 pm以內，系統(tǒng)的溫度測量精度可達±0.2 ℃。

5 結論

本文提出了基于STM32的FFP-TF法FBG傳感系統(tǒng)的設計方案，完成了STM32控制系統(tǒng)的硬件設計和系統(tǒng)軟件實現(xiàn)。該傳感系統(tǒng)具有測量速度快，精確度高等優(yōu)點，達到了對溫度的實時精確測量的目的。該傳感系統(tǒng)可用于智能結構(石油化工、海洋探測、航空航天、煤礦開采等)的溫度等參數的采集，具有較高的應用價值。