【摘 要】
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光纤Bragg光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）是最早发展起来的光纤光栅,并且拥有速度快、灵敏度高、抗电磁干扰、复用能力强等诸多优点,被广泛应用于各种强电磁干扰环境下的应变测试。基于FBG传感器设计了适用于快速响应的动态应变测试系统,可应用在电磁轨道炮发射时轨道的应变测量。通过总体结构设计、算法验证、硬件设计、软件调试及实验测试,完成了快速FBG应变测试系统的设计。将嵌入式技术
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光纤Bragg光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）是最早发展起来的光纤光栅,并且拥有速度快、灵敏度高、抗电磁干扰、复用能力强等诸多优点,被广泛应用于各种强电磁干扰环境下的应变测试。基于FBG传感器设计了适用于快速响应的动态应变测试系统,可应用在电磁轨道炮发射时轨道的应变测量。通过总体结构设计、算法验证、硬件设计、软件调试及实验测试,完成了快速FBG应变测试系统的设计。将嵌入式技术应用到传统的应变测试中,实现了对高频应变信号的快速解调。结合理论分析,对应变值的测量可转换为对采集信号中相位差值的测量,选择基于2×2耦合器和3×3耦合器的非平衡M-Z干涉仪来完成动态应变的快速解调,并且采用三步移相解调算法对高频信号中的相位信息进行提取。通过对宽带光源、FBG传感器、非平衡M-Z干涉仪的分析,搭建了FBG光传输回路,设计了光电转换、模拟电信号多级放大、模数转换、数据存储、数据传输等电路和模块,以DSP+FPGA为核心实现了3路带应变信号的同步数据采集,应用DSP的快速处理对采集的三步移相信号进行快速解算,实现对应变信号的处理。基于CCS和Quartus II的开发环境,采用C语言和Verilog硬件描述语言完成对数据采集和处理模块的程序设计,经过不断调试修改,完成了采集、解调和传输等功能,完成了快速FBG应变测试系统的总体设计。通过对电磁轨道炮发射时导轨产生的瞬态应变进行测试,结果表明,设计的应变测试系统能够比较好地快速响应轨道应变的变化量,正确地测量出测量点的应变值,为电磁轨道炮的研制提供了一种应变测试手段。
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