LabVIEW光纤光栅准分布式传感解调系统

基于可调谐F-P滤波器原理的多参量实时解调方案01光纤光栅传感一根光纤的超能力光纤布拉格光栅FBG传感技术是结构健康监测领域的核心技术。它的原理很巧妙——通过测量反射光中心波长的偏移来感知被测物理量。一根光纤上串接多个光栅每个光栅对应不同的中心波长就能实现一根光纤同时测量多个点位的多维参数。准分布式传感系统需要在一根光纤上同时解调多个传感器的波长信息对解调速度、精度和智能区分能力提出很高要求。02系统组成与工作流程系统由光纤光栅复合传感器、解调模块和LabVIEW上位机三部分组成组件说明光纤光栅复合传感器同时测量温度、压力、流量三类物理量解调模块可调谐F-P滤波器原理USB接口总线传输上位机平台LabVIEW图形化开发环境数据采集、波长解算和实时显示完整工作流程宽带光源(SLED) → 耦合器 → 光开关阵列 → 1x3光纤分路器 → FBG复合传感器 → 反射光 → 可调谐F-P滤波解调模块 → USB → LabVIEW上位机。03复合传感器设计多功能光纤光栅复合传感器实现了对温度、压力、流量的同时测量温度传感器光纤光栅胶封在不锈钢钢管内实现对温度的高灵敏度测量压力/流量传感器通过结构设计转化为弹性膜片形变测量形变即可感知压力、流量信息通过耦合器将多路光信息合成到一根传输光纤通过光开关实现多点位多参量准分布式测量04 LabVIEW解调系统软件设计软件架构四大模块模块功能人机界面模块操作控制、参数设置、数据显示、故障信息显示参数设置模块数据保存路径、保存间隔等配置波长解调算法模块采集电压信号转换为波长值封装配准算法和寻峰算法数据库管理模块数据存储、刷新、回放、分析智能区分算法系统采用区间法进行智能分辨——在传感器设计时即采用中心波长有较大差异的光纤光栅测量范围40nm带宽1525~1565nm划分512个采样点循环扫描区间设定温度波长范围1546~1549nm压力/流量信号使用不同波长区间寻峰后根据区间范围智能辨别信号类型代入相应计算参数运算结果显示在前面板温度、压力、流量测量值实时更新标定与计算系统进行了温度、压力、流量传感器的独立标定实验标定类型方法基准温度标定水浴加热实验0.2℃水银温度计室温至80℃压力标定压力试验台获得波长-压力线性关系流量标定标准流量计对比建立流量-波长模型标定参数斜率和截距输入LabVIEW前面板综合实验时自动调用。05系统价值LabVIEW在光纤光栅解调中的核心价值将复杂的波长解算、寻峰算法、多参量智能区分封装为可拖拽的VI大幅降低开发门槛同时提供专业级的数据可视化能力。一根光纤三个参数实时解调——这就是准分布式传感的工程魅力。