皮尔兹光纤传感器建设监测应用
随着我国基础设施建设速度加快,人们对于结构的健康监测也越来越关注。常规的监测方法越来越不能满足长期健康测量的要求,因而国内外科研人员都将目光投向皮尔兹光纤传感器。在众多的皮尔兹光纤传感器中,由于FBG传感器具有波长编码,易复用的优点,光纤F-P 传感器具有静态测量精度高,制作简单、成本低的特点,而成为实际结构健康监测中使用广泛的两种传感器。
皮尔兹光纤传感器建设监测应用
在一个大型的工程中,往往需要综合使用这两种传感器,然而在研究和工程应用中解调装置往往都是针对其中的一种传感器研制开发的。所以为了节约解调系统成本,提高系统的集成度、可靠性,增加易用性,有必要研制一套通用的解调系统,来实现对光纤F-P和FBG传感器的解调。论文首先系统地分析了光纤FBG 和F-P 传感器技术特点和各种解调方法的原理,并在此基础上提出了以可调光纤F-P滤波器为基础的通用解调方案。接着,针对可调光纤F-P 滤波器的非理想性能的影响,理论分析了设置波长参考的必要性,指出了设置单波长参考的不足,提出通过增加光纤F-P 滤波器扫描电压的幅值将单波长参考变成双波长参考的新方法,并设计了基于恒温FBG 的波长参考装置。根据设计的系统光路方案,分析了系统对可调光纤F-P 滤波器、宽带光源、探测器等主要光学部件参数的要求,选择了具体的部件。然后,根据传感输出的模拟信号的特点设计了模拟信号的调理电路;在分析了可调光纤F-P 滤波器的驱动信号产生方式的基础上,选择了由DSP 软件产生、DA 输出的驱动信号发生电路方案,保证了双通道数据采集的时间一致性;完成了以DSP(TMS320VC5416)为核心的数字电路的设计,主要包括AD、DA、CPLD、FLASH、HPI 接口等功能单元电路。在硬件设计的基础上,还设计了上位PC 机和DSP 的软件系统,两者之间通过串口进行信息的交换。
现代物位测量在工业生产中占有很重要的地位，因此研究并改进在物位测量领域中被广泛使用的电容式物位传感器就具有很大的现实意义。 首先对传感器的发展概况及其性能特点进行了宏观概述，然后对传感器的总体发展趋势进行了展望，指出传感器的集成化及模糊化是其必然发展趋势。接下来对各种物位传感器进行了分析和论述，并指出在目前的物位测量系统中，电容式物位传感器不失为一种有潜力的物位传感器，但电容式物位传感器在测量具有粘附性的物料时由于存在挂料误差，从而使电容式物位传感器的应用范围受到限制。 在第三章中，从均匀传输线的理论出发，结合导电物料的挂料特点，导出电容物位传感器挂料层的电阻与挂料层和传感电极以绝缘层形成的电容的容抗在数值上相等的公式，从而引出通过测量传感电极的复数阻抗来克服挂料误差的理论。 在的第四章，针对第三章提出的基于均匀传输线的防挂料理论给予实验验证，在该实验中，综合全文的理论知识，设计出一种智能式防挂料电容物位传感器，经实验验证，该传感器在测量具有粘附性的导电物料时较之普通电容物位传感器具有很大的优越性。
皮尔兹光纤传感器建设监测应用
用C++ Builder 编制了上位机的程序,完成了通过串口通讯来控制DSP 的动作,实现数据的可视化输出、数据的存储和查询等功能;DSP 部分的程序能够实现数据的高速单次和连续采集和处理的功能,并具备和上位机通讯的能力。Z后,分别利用光纤FBG 和F-P 传感器进行了解调实验,通过对FBG 的实验发现双波长参考可以提高测量的精度,实验结果表明所设计的系统能够对两种传感器正常解调,实现了预期的目的。
