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光纤光栅(FBG: Fiber Bragg Gating)的中心波长会随着外界环境温度的变化而变化。在布里渊光时域反射计(BOTDR: Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)系统的设计中,光纤光栅滤波器是非常重要的一个组成部分。为了在环境温度变化的条件下,确保光纤光栅中心波长的稳定,使其满足BOTDR系统的要求,本论文从分析被控对象的基本特性出发,综合半导体制冷器的特性、开关电源的设计原理、数字半导体测温器件的特点以及PIC单片机系统的设计方法,提出研制一种恒流开关电源驱动的光纤光栅恒温控制系统。
该系统由PIC单片机控制,将温度控制部分与半桥式开关电源融为一体,直接对帕尔帖进行双向恒流控制,控制部分将检测结果直接反馈控制半桥式开关电源,以实现恒流控制;同时,PIC单片机通过数字半导体测温器件实时监测被测物的温度变化来改变脉冲宽度调制波(PWM:Pulse Width Modulation)的占空比,控制半桥式开关电源的工作,从而进行精密的恒温控制。
实验证明,在普通室温环境中系统控温精度为±0.1℃,光纤光栅中心波长的漂移量小于±0.002nm,能够满足BOTDR系统的要求。整个恒温系统的集成度高,并利用了开关电源的效率高、体积小的优点,还可以广泛用于其他电子元件、仪表的精密控温。