基于DSP的光纤光栅解调系统设计

到60 g的过程中，粘贴在悬臂梁上的FBG1中心波长漂移0.716 nm，图4所示为FBG1中心波长随砝码质量变化的曲线图。由图4可知，悬臂梁上的FBG中心波长变化量与悬臂梁自由端所施加的砝码质量成较好的线性关系，并且具有较高的灵敏度。

　　实验中可通过增加砝码的质量施加对悬臂梁不断增加的拉伸应力。两个匹配光栅反射光信号分别被各自对应的光电探测器所接收。光电探测器输出的模拟电压信号则由以DSP为核心的信号处理系统的一系列处理得出传感光纤布拉格光栅所感测到的外界物理量的大小。

　　当PD1对应处理后的电压信号值为5 V时，对应的点为A和C，即对应的有两个光纤布拉格光栅的波长值。因此，对于这个5 V电压，解调系统无法直接判断出对应的悬臂梁负载的质量是A点还是C点所对应的质量。对于双光栅匹配解调系统，往往会存在两个匹配光栅并对应两个光电探测器。除存在PD1外，还存在PD2。系统可以通过PD1和PD2两者所对应的电压值来确定产生5V电压时所添加的砝码质量。实际上，可通过DSP系统的运算处理得到匹配光栅中心波长的变化量，从而得到传感光栅的中心波长变化量。对于双光栅匹配解调系统，对应的传感光栅可以取反射谱的双边，从而扩大传感光栅的测量范围。光电探测器的输出经信号调理电路后的电压随应力的变化曲线如图5所示。

　　4 结束语

　　双光栅匹配解调系统是以匹配法为基础并加以改进新方法。它继承了匹配法结构简单、成本低、实现容易等优点。同时，双光栅匹配解调系统还解决了因光电探测器导致的测量范围受限的问题，也解决了匹配法中存在的双值问题。该解调系统将匹配光栅粘贴于特殊悬臂梁上，并采用DSP进行处理，不仅提高了响应速度，而且提高了解调的精度和稳定性。减小了匹配光栅因应力过大而损坏的可能性。利用拉力作为系统的待测量进行解调实验证明该系统具有良好的线性度、解调精度、速度及灵敏度。