基于DSP的光纤光栅波长解调仪的研制

嚣半导体光电》２００８年１０月第２９卷第５期邓晓宗等：基于ＤＳＰ的光纤光栅波长解调仪的研制

（４）通过Ｆ式得ｚ的对数值：

Ｙ—ｌｏｇｚ（ｚ）＝３０一ｎ＋ｌ０９２（ｚｍ）（６）

下面估算一下此种算法的截断误差。根据拉格朗日余项估计定理‘引，线性插值在区间［ｚ［ｉ］，ｚ［ｉ＋

１］］的截断误差为·

Ｒ。（ｚ）一紫（ｚ—ｚ［ｉ］）（ｚ—ｚ［ｉ＋１］）．

则：

旧ｃｚ，１４等麓杀铲≤

—』罂‰≈０．７ｘ１０。６

８·ｌｏｇ（２）·０．５２一““

可见，通过查表加线性内插的方法计算对数，能精确到小数点后６位，再加上一位或两位整数位，其精度与浮点型表示相当。

５实验及结果分析

实验中，串联两个光纤光栅传感器，传感器１的中心波长为１５４０Ｎｍ，位于频道３，作为温度传感器，不承受应力。传感器２的中心波长为１５５０ｎｍ，位于频道６，粘在悬臂梁上感受应变的变化。将解调仪通过串口与ＰＣ相连，在上位机上观察运行结果，如图５所示。

图５上位机程序运行界面

为了验证解调仪的解调精度，对传感器２进行应变实验，实验步骤如下：

１）试验前对光纤光栅传感器预加载三次，加载的应变范围为０～ｌ０００肚￡，

２）正式加载三次．每次加载至１０００弘ｅ，每隔１００灶￡记录一次读奴；

３）以应变为横坐标，波长变化为纵坐标，绘出光纤光栅传感器工作曲线图，如图６。

可见，波长变化与应变变化具有良好的线性关系。分析试验数据，在三次加载的过程中，最大重复性误差为７ｐｍ，对应于７ｐ￡的应变测量误差或０．‘７℃的温度测量误差，考虑到传感器本身的误差及加载设备的机械误差，解调仪本身的重复性应更优。

暑１５５０．４

姒

锱

１５５０．０

ｌ５４９．６

６结论

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＋＃㈣ｎ

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高＾Ｉ谦

０枷姗Ｉ２∞

应变Ｉｔｔｅ

图６传感器工作曲线

精确地解调出由于被测量的变化引起的波长位移是光纤光栅传感器的一项关键技术。因此，研制性能好、价格低、实用性强的解调设备是当前光纤光栅传感器能够得到更广泛应用的突破口。本文设计的光纤光栅波长解调仪基于高速数字信号处理器及高精度波长查询模块，解调仪的光谱扫描范围为３２ｎｍ，能对多个传感器同时解调，波长解调的分辨率可达１ｐｍ。该解调仪具有结构简单、扫描范围宽、解调速度快的特点，为光纤光栅传感应用提供了新的解决方案。

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［６］刘钦圣，张晓丹，王兵团．数值计算方法教程［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００５．

作者简介：

邓晓宗（１９８２一），男，硕士研究生，主要研究方向为光机电系统检测与数字信号处理。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｏｚｏｎｇｄｅｎｇ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｒｎ

基于DSP的光纤光栅波长解调仪的研制

作者：邓晓宗， 王长松， 巩宪锋， DENG Xiao-zong， WANG Chang-song， GONG Xian-feng

作者单位：北京科技大学,机械工程学院,北京,100083

刊名：

半导体光电

英文刊名：SEMICONDUCTOR OPTOELECTRONICS

年，卷(期)：2008,29(5)

被引用次数：1次

1.李川;张以谟;赵永贵光纤光栅:原理、技术与传感应用 2005

2.赵勇光纤光栅及其传感技术 2007

3.Texas Instruments Incoporated TMS320F2810,TMS320F2812 Digital Signal Processors Data Manual 2002

4.王潞钢;陈林康;曾岳南DSPC2000程序员高手进阶 2005

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6.刘钦圣;张晓丹;王兵团数值计算方法教程 2005

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