【摘 要】
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随着人类社会的发展,人们对外部环境物理量的检测的需求越来越高,各种传感技术应运而生。光纤传感技术凭借抗电磁干扰、环境适应能力强、体积小、结构简单、信噪比高、距离长等优势,成为人们的研究热点。与其他传感技术相比,基于受激布里渊效应的光纤传感技术(BOTDA)凭借着传感距离和信噪比的优势,成为光纤传感技术的一个热门解决方案。本文基于光纤布里渊传感系统,对系统中的控制板和接收板的软件进行了设计,并完成了
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随着人类社会的发展,人们对外部环境物理量的检测的需求越来越高,各种传感技术应运而生。光纤传感技术凭借抗电磁干扰、环境适应能力强、体积小、结构简单、信噪比高、距离长等优势,成为人们的研究热点。与其他传感技术相比,基于受激布里渊效应的光纤传感技术(BOTDA)凭借着传感距离和信噪比的优势,成为光纤传感技术的一个热门解决方案。本文基于光纤布里渊传感系统,对系统中的控制板和接收板的软件进行了设计,并完成了对硬件关键部分的测试。光纤布里渊传感系统由上位机、控制板、接收板、脉冲板、扫频板等部分组成。控制板用于上位机和其他部分子板的数据交换;脉冲版和扫频板用于产生脉冲光和连续探测光。接收板采集检测布里渊散射光并完成光电转换。接收板和控制板的主控芯片均采用Cortex-M4架构的嵌入式微控制器配合实时操作系统(RTOS)来组织各个任务模块实现板上的各个功能。控制板实现PC机与传感设备的串口通信,实现数据的校验转发、数据帧的解析、转义和反转义,控制板同时通过I2C与其他子板通信。接收板上以单片机为核心对板上各个器件工作状态进行维护和控制。基于外围电路进行软件设计实现了对雪崩光电二极管(APD)的偏压控制和电信号的直流调节;采用高精度温控芯片和半导体制冷片,通过PID闭环控制实现了 0.002℃的温控精度,并且通过开环阶跃响应自动获得参数。论文最后提出了一种根据布拉格光栅(FBG)对分布反馈式激光器(DFB)的频率稳定性的检测方法,根据光栅反射谱的上升沿检测激光的功率变化进而转化成其频率漂移,通过温度控制策略稳定了光栅的中心波长,实现了对激光器的频率稳定性的精确快速检测。
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