单片机与DSP中的基于单片机的光纤光栅解调器

摘要：Bragg光栅解调系统是光栅传感器得以实用化的关键。根据光纤Bragg 光栅传感器的传感机理, 介绍了Bragg光栅解调系统的工作原理，建立了解调系统模型, 提出了实现Bragg 光栅解调的单片机解调系统, 给出了详细的软硬件设计方案。光栅解调系统测量能够精度达到±5pm,重复性最大误差为±8pm。 关键字：BRAGG光栅 F-P解调 单片机 89C52 　　光纤光栅传感器的应用是一个方兴未艾的领域,有着非常广阔的发展前景。目前限制光纤光栅传感器大量实际应用的最主要障碍就是传感信号的解调。光纤光栅传感解调方法有许多,但是能够实际应用的解调产品并不多,而且价格昂贵。因此研究开发适于实际 【光纤光栅解调系统与单片机应用】 光纤光栅解调系统是光纤光栅传感器的核心组成部分，其主要任务是将传感器所检测到的物理量（如应变、温度等）转换为可读取的电信号。Bragg光栅是一种特殊的光纤组件，其反射特性随环境变化而变化，这种变化可用于各种传感器的设计。本文主要讨论的是如何利用单片机进行光纤Bragg光栅的解调，以实现低成本、高精度的测量解决方案。 在光纤Bragg光栅解调系统中，Bragg光栅（测量光栅）与光纤光栅解调器相互配合，解调器包括模拟电路和数字电路两部分。模拟电路负责将光栅感受到的物理变化转化为电信号，而数字电路则将这些信号转换为数字形式，供计算机进一步处理。通常，解调原理基于F-P（法布里-珀罗）解调技术，通过调节腔长来改变透过F-P腔的光波长，当波长与Bragg光栅的反射波长匹配时，记录下对应的电压值，从而确定光栅的波长变化。 单片机在解调系统中的作用至关重要。以89C52为例，这款单片机因其性价比高、通用性强而在许多嵌入式系统中被广泛应用。在光纤光栅解调中，一个89C52单片机用于执行解调算法，解析由模拟电路产生的电信号；另一个89C52则负责逻辑控制、人机交互界面以及与上位机的通信。双片机通过双口RAM实现数据交换，提高了系统处理速度。 解调过程包括以下步骤： 1. 通过压电陶瓷驱动的F-P腔产生扫描电压，改变腔长并调整透射光的波长。 2. 探测器检测到最大光强时，对应于Bragg光栅的反射波长。 3. 脉冲信号通过放大和比较电路整形，形成一系列脉冲，其中包含光谱信息。 4. 单片机读取脉冲信号，通过插值算法计算出测量光栅的波长值。 在设计中，解调系统的测量精度达到了±5pm，重复性误差不超过±8pm，这表明单片机解调系统在确保性能的同时，也实现了成本的有效控制，有利于光纤光栅传感器的广泛应用。 总结来说，基于单片机的光纤光栅解调器利用F-P解调原理，结合89C52单片机的软硬件设计，实现了对光纤Bragg光栅传感器的高精度解调。这一技术的开发不仅降低了解调系统的成本，还提高了系统的便携性和实时性，为光纤光栅传感器在实际工程应用中的普及提供了可能。随着单片机技术的不断发展，这类解调系统的性能将进一步提升，为更多领域的监测和控制提供可靠的技术支持。