光纤光栅传感器系统上位机软件设计课程设计论文.doc

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1、课程设计论文 题 目：光纤光栅传感系统上位机软件设计学 院： 专业名称：电子科学与技术班级学号： 学生姓名： 指导教师： 2013年 12月 目录一、课题背景41.1国内外研究现状41.2 国外研究现状41.3 国内研究现状5二、课题要求52.1设计内容52.2报告要求5三、光纤布拉格光栅传感器原理及分类53.1 光纤光栅的分类53.2光纤布拉格光栅原理63.3光纤布拉格光栅的传感原理73.4 光纤布拉格光栅温度传感器原理7四、光纤布拉格光栅波长解调原理84.1边缘滤波法94.2可调谐F-P腔滤波法94.3非平衡马赫-曾德干涉仪解调法104.4光谱分析仪法10五、labview语言简介115.

2、1 LabVIEW基本概念115.2 LabVIEW软件开发流程125.3LabVIEW编程模式135.4 LabVIEW 主要有以下几个优点13六、光纤光栅各传感系统设计模块136.1 LabVIEW导出解调模块动态链接库函数146.2数据循环釆集程序编制166.3图形显示程序编制176.4传感器拟合表格设计186.5告警程序设计196.6数据存储程序设计20七、软件整合与性能测试207.1软件单元整合207.1.1软件界面显示207.1.2软件工作原理217.2 软件性能测试227.2.1光通道切换性能测试227.2.2 软件运行性能测试22八、总结22参考书籍23致谢23摘要： 光纤光栅

3、传感器以其独到的电磁绝缘性，在电力、化工、采矿等行业中的应用日益增多。光纤光栅传感器的核心在于其光栅中心波长解调技术。光纤光栅在功能上可以看做是一个窄带滤波器，具有波长选择的功能，光敏性是物质的材料属性，是指在外部光的照射下，物质的物理或化学性质产生暂时的或永久的改变。光纤光栅利用光敏性可制成许多具有独特功能的光纤无源器件，此外光纤本身就具有电绝缘性，传输信号损耗低、质量小等优点，因此在光纤通信和传感等领域光纤光栅都具有着广泛的发展前景。光纤光栅可以用作传感元件，具有其他传感器无法比拟的优点。利用Labview开发开发了系列波长解调模块的光纤方式传感系统。该软件实现了光纤光栅传感信号的多通道实

4、时采集和分析处理并可以用于实际工程应用。该系统具有测量精度高、操作简便、功能全面的特点。关键词：光纤光栅 Labview 传感系统 上位机一、课题背景 1.1国内外研究现状光纤传感器的应用范围很广，尤其适合在恶劣环境下使用，具有很大的市场需求。主要以下几个方面：民用工程结构、航空航天业、船舶航运业、医学及生物传感器等。（1） 民用工程结构 测量力学参量对桥梁、隧道、矿井、大坝、建筑物的使用状况和维护都是至关重要的。通过对上面所叙述的民用工程结构应变分布的测量，可以预知其局部健康状况和载荷状态。（2） 航空航天业 这是这一个大量使用传感器的地方，为了监测一架飞机的压力，温度，振动、等重要部位要用

5、上百个传感器。光纤光栅传感器具有的特性很适合作为飞行器的传感器。（3） 船舶航运业 随着船载控制系统的复杂性不断增加，船体要求又愈来愈多精巧的传感器，光纤光栅传感器能够为现代船舶的操作提供瞬态的和各方面的传感信息。（4） 医学及生物传感器 传统的热电偶、热敏电阻温度计和电子传感器在许多医学应用中士不适用的，会导致错误的输出。光纤光栅传感器以最小限度伤害人体组织功能方式，进行内部测量，并得出精确的有关温度、压力和声波场的局部信息。1.2 国外研究现状 加拿大渥太华通信研究中心于1978年首次在掺锗石英光纤中发现光纤光敏效应，并用驻波写入法制作了世界上第一根光纤光栅。美国联合技术研究中心1989年

6、实现了用紫外光在光纤侧面直接写入布拉格光栅，这一技术的实现使光纤光栅技术逐步走向成熟和商业化。 自1989年第一次用光纤光栅做传感器，这使得光纤光栅在传感领域的使用受到了人们广泛关注，并且取得了快速的发展。美国、英国、加拿大、日本等国，利用巨大资金投入，处于光纤光栅传感器的领先地位，在国外，光纤光栅传感技术已经在桥梁铁路等工程中获得应用。1.3 国内研究现状相较于国外，国内关于光纤光栅传感器的研究工作开展的较晚。我国在90年代才开始光纤光栅技术的应用研究，主要集中在理论分析和误差计算方面。当前，国内已有许多大学和研究所都在光纤传感器领域进行研究。他们在光纤温度传感器，压力计等相关领域进行了一系

7、列的理论和实验研究，取得了很多项科研成果，其中有些科研成果具有很高的实用价值，在实际工程中也得到了初步应用。二、课题要求2.1设计内容1. 分析了光纤光栅传感器的基本原理。2. Labview 环境下，独立开发基于FPGA模块的上位机系统。2.2报告要求1 封面2.课程设计报告：3.系统总体方案 设计思路和主要步骤 各功能模块和流程图 设计代码 心得体会和参考资料三、光纤布拉格光栅传感器原理及分类 3.1 光纤光栅的分类1. 光纤布拉格光栅 即均匀短周期分布光栅，其特点是折射率呈周期性分布，可以将特定波长的光反射，是发现最早，也是目前应用最广泛的一种。其主要应用在光纤激光器、光纤传感器，光通信

8、中的波分复用等领域。2. 啁啾光纤光栅 主要是通过改变光栅的周期、平均折射率或光栅的长度获得。啁啾光纤光栅被广泛应用于EDFA增益平坦，也可用于传感领域。3. 相移光纤光栅 主要是在制作过程中引入光栅相移得到，可以看做是两个光栅的不连续连接。其具有高质量的臂长选择度，被广泛应用于密集波分中作解复用器。4. 闪耀光纤光栅 其主要特点是光栅的刻写平面与光纤轴呈一定的夹角。闪耀光纤光栅因其独特的分光特性，主要用作掺铒光纤放大器的增益平坦滤波器等。5. 超结构与重叠光纤光栅 主要是在光栅刻写过程中对写入紫外光源频率进行一定的调制，或者在光纤同一位置写入多个具有不同中心波长的光栅，这两种光栅在多波长光纤

9、激光器方面有一定的应用价值。6. 长周期光纤光栅 即光栅周期1um的光纤光栅，其与布拉格光栅不同之处在于他是某个特定波长的光耦合到光纤包层中去，而不是反射回去。其在高灵敏光纤传感器、宽带EDFA的增益平坦等方面有重要的应用价值。3.2光纤布拉格光栅原理 光纤布拉格光栅是发展最早，应用最广的光纤光栅。使光纤纤芯折射率发生周期性变化就构成了最简单的均匀光纤布拉格光栅，其结构示意图如图所示：(图1)实际上布拉格条件是满足能量和动量守恒的一种表示形式。能量守恒要求入射光与反射光频率相同，即： （2-1）动量守恒则要求入射波矢量与光栅波矢量之和等于散射波矢量，即： （2-2）光栅波矢量K幅度大小等于2/

10、,方向与光栅面的法向一致。散射波矢量与入射波矢量大小相等，方向相反，则式（2-2）变为式中为光纤光栅中心波长，是光纤光栅反射回来的入射光在自由空间中的中心波长。3.3光纤布拉格光栅的传感原理 光纤布拉格光栅（FBG）传感是借助某种装置将被测参量的变化转化为作用在光纤光栅上的应变或温度的改变，从而使光纤布拉格光栅中心波长发生改变，通过建立并标定光纤光栅的应变或温度响应与被测参量变化关系，可以由光纤光栅中心波长的变化，测出被测参量的变化。由式（2-4）得，当外界物理量作用与光纤光栅时，其波长变化为 其中，为光纤在应力作用下的弹性形变。由上式可知光纤布拉格光栅的反射波长随折射率和栅格常数变化而变化。

11、这种反射波长或透射波长随外界物理量的变化而变化的现象可以应用到传感领域，外界应力导致应变和温度的变化会直接影响光纤布拉格光栅的折射率和栅格常数，因而光纤布拉格光栅对应力和温度的变化有响应。温度对光纤布拉格光栅的影响是由于热膨胀效应和热光效应造成的，应力对光纤布拉格光栅的影响是由于光栅周期变化和弹光效应造成的。3.4 光纤布拉格光栅温度传感器原理 假设光纤光栅在不受力的状态下，温度改变T是，由于热膨胀效应导致的光纤光栅周期改变为 其中，为光纤的热膨胀系数。由热光效应导致的有效折射率改变为 其中，为光纤的热光系数，表示折射率的变化率。可得： 3.5 光纤布拉格光栅应变传感器原理 假设温度恒定，光纤

12、光栅受轴向应变力时，由于光栅周期和弹光效应造成的有效折射率的变化可由弹光系数矩阵和应变张量矩阵表示为： 当光纤受轴向应变时，其横向也会有相应的应变，在x，y方向上均为-v。V是泊松比，为在受到轴向应力作用时，垂直于轴向的方向产生的应变和轴向应变之比。泊松比v是小于1的数。由于光纤的各向同性，可以认为在光纤没有剪切应变。应变张量矩阵为弹光矩阵为 由于经计算可得由式可得，在温度恒定时，光纤光栅反射波长的变化与外加应变成正比。 四、光纤布拉格光栅波长解调原理 对光纤光栅的解调，最直接的方法就是使用高精度光谱仪，是光谱仪成本高、体积大，很适合实验室研究个光纤光栅特性，实际工程应用价值低。为了实现在实际

13、工程应用中的测量，国内外对光纤光栅的波长解调方式做出了大量的研究，提出了很多解调方法。这些方法按原理主要可分为滤波法，可调光源扫描法，干涉扫描法和CCD成像法。下面对这几种典型的光纤光栅解调方法做一介绍。（图2）4.1边缘滤波法 边缘滤波法是指具有一定单值边缘的滤波器，它的单值边缘较宽，远大于光纤光栅的反射谱宽。边缘滤波器的输出光强与波长呈线性关系，其解调原理如图所示。通过环形器返回的FBG反射光被耦合器分成两束：一束光作为参考光，光强为In保持不变；另一束光进入边缘滤波器后的光强I1与FBG中心波长的漂移成对应关系。通过计算采得I1和I0的比值可以求得布拉格波长B的漂移量，其求解公式为： 式

14、中A为边缘滤波器的倾斜度，b为FBG的3dB带宽。该方法成本低，解调速度快，但是测量精度较低。（图3）4.2可调谐F-P腔滤波法（图4）如图所示为典型的基于DSP嵌入式系统的可调谐F-P腔解调光纤光栅的原理图，该方法也是目前使用较多的解调光纤光栅传感信号的方法。可调谐F-P腔的本质是一个由驱动电压控制透射波长的洛伦佐带通滤波器，其带宽需小于光栅带宽。F-P腔的输出为F-P滤波器透射谱和光栅的输出光谱的卷积。宽带ASE光源的光通过环形器进入FBG阵列，反射光经由环形器3口射入F-P腔滤波器中。滤波器通过DSP输出模拟电压信号驱动，在带宽ASE光源所提供波长范围内以较小的波长间隔扫描。其输出的卷积

15、谱通过PD接受并进行A/D转换成数字信号输入DSP，DSP通过分析整个周期内的波长-功率谱精确求得光栅中心波长。可调谐F-P腔滤波解调法在国内得到了广泛的研究。但目前该方法的解调能力主要受F-P腔性能的影响。目前F-P腔的生产技术被少数几家大企业垄断，成本高昂，并且可解调F-P腔的腔长由压电陶瓷控制，具有压电陶瓷本征的蠕变、温漂和零漂等非线性特性，实际使用中透射波长会漂移，导致波长与驱动电压不能一一对应。即便加入参考光栅阵列和标准具进行校准，解调精度依然很受影响。目前MOI公司已很好地解决了F-P腔漂移这一难题。4.3非平衡马赫-曾德干涉仪解调法如图所示，该方法中，来自宽带光源的光注入光栅，反

16、射光通过环形器射入到一不等臂长的马赫-曾德干涉仪中。此时入射到干涉仪中的反射光成为一可调谐光源。非平衡马赫-曾德干涉仪把FBG反射波长的偏移转化为干涉仪输出端相位的变化，从而实现光栅光谱的识别。当光栅反射波长变化sint时，输出相位变化为： 式中nd为马赫-曾德干涉仪的光程差，为光栅中心波长（图5） （马赫-曾德干涉仪解调原理图）该方法的优点是分辨率高，但因无法消除温度变化导致的干涉仪相位漂移，目前只适用于动态检测如应变量的检测。4.4光谱分析仪法 对光纤布拉格光栅波长检测最直接，最简单，最经典的方法是采用光谱仪或单色仪检测。宽带光源发出的光经传感光栅反射后进入光谱仪，通过光谱仪直接观察传感光

17、栅反射的特性变化，在经过计算获得被检测物理量的信息。图所示为光谱仪解调系统。这种方法结构简单，便于使用，常用在实验室的科研工作，但具有在高分辨率的光谱仪体积较大，价格较高，防振性差，因此也不利于在野外现场检测，而且它不能直接获得物理量的大小，也不方便对数据进行记录和存储。（图6）五、labview语言简介5.1 LabVIEW基本概念LabVIEW 全称是 Laboratory Virtuallnstrument Engineering Workbench,是美国NI公司推出的应用于工业测量测试的系统化的设计平台和可视化的编程语言开发环境,是目前国际上唯一的编译型图形化软件开发平台41。Lab

18、VIEW用图标、连线和框图代替传统语言的文本行程序编码,除了编程方式不同之外,LabVIEW具备语言的所有特性,是一种图形化的编程语言,因此又被称为G语言(Graphical Programming Language,图形化编程语言)。其图形化语言在编译时严格执行,并要求在运行前或保存时翻译成机器可执行代码42。LabVIEW的主要应用领域是仪器控制、模拟仿真、数据釆集、工业自动化等,在功能完整性和应用灵活性上不逊于其他任何高级语言,并拥有适用于Windows、Linux、Unix、Mac OS等操作系统的软件幵发版本,其最新版本是LabVIEW 2011。 LabVIEW 提供用于与 GPI

19、B、RS232/485、PCI、VXI、PXI、USB 等各种仪器通信的绝大多数功能函数,它们在LabVIEW中都以图形化节点的形式存在。其32位的编译器可以生成32位的编译程序,保证用户数据采集、数据分析程序的高速执行；提供包括DDE (Dynamic Data Exchange,动态数据交换)、DLL(Dynamic Link Library,动态链接库)、ActiveX在内的大量与外部软件或程序代码进行连接的模块,提供CIN (Code Interface Node,代码接口节点)使得用户可以使用由C或C+语言编译的代码程序;支持Data Socket协议、TCP/UDP协议等,使得其可

20、以自由与外部通信。此外,LabVIEW还提供常用的程序调试工具,具有数据探针、断点设置、单步调试和动态显示执行流程等功能,使用户能够清楚的观察数据传递过程中的细节,让程序的幵发与调试更加便捷。 LabVIEW的运行机制己经不属于传统的基于存储程序控制原理的冯?诺伊曼计算机体系结构了。从本质上讲,它是一种基于数据流模式的图形控制流结构。数据流语言的特点是其每个节点在执行之前需要提供其输入端口的所有数据,这样,LabVIEW由连接各个方框图的数据流连线控制程序的执行顺序,而不像传统语言编写的程序在执行时受到文本行顺序的约束。LabVIEW允许用户在同一个后台程序界面上拥有多个不同节点,而这些节点可

21、以并行执行。因此,LabVIEW可以通过相互连接的方框图快速高效的开发应用程序,缩短程序的幵发周期。 使用LabVIEW开发平台编写的程序称为虚拟仪器程序,简称vi。完整的vi包括三个部分:程序前面板(如图3-2左)、框图程序(如图3-2右)和图标/连接器。程序前面板用于设置程序的输入输出,其中输入量被称为控制,而输出量被称为显示。控制和显示分别以不同类型的图标出现在前面板上,如按钮、指示灯、旋钮、图表、表格等,通过模拟真实仪器的界面情况使得用户更易于上手操作。每一个程序前面板都对应着一段框图程序。框图程序是用LabVIEW图形化语言编写,相当于利用传统语言所写的源代码。框图程序由端口、图标和

22、连线构成,其中端口是用来控制程序前面板和显示传递数据,图标是结构化程序的控制命令,连线代表程序执行过程中的数据流,不同颜色、粗细的连线代表不同的数据类型。图标/连接器是其它vi调用该子vi的接口。图标是子vi在其他程序框图中被调用的节点表现形式;而连接器则表示节点数据的输入/输出口,就像函数的参数。（图7）LabVIEW的强大归因于它的层次化结构,用户可以自行创建vi程序当作自己的了程序,子程序又可以调用其他的子程序,层层调用以创建更复杂的程序,而labview对调用的层级并无限制。此外,LabVIEW通过一种Run-Time Engine的机制保证创建的程序可以在没有安装LabVIEW的环境

23、下跨平台运行。5.2 LabVIEW软件开发流程 (1)系统定义阶段在系统幵始设计之初由系统幵发方与需求方共同讨论,确定系统开发必需完成的总目标,分析项目的可行性以及估算项目所需资源和成本。(2)结构设计阶段LabVIEW编程符合结构化的程序设计思想,要按照软件工程的3个主要目标:重用性、灵活性和扩展性,从多层模型角度将系统大致分成图形界面层、用户服务层、业务逻辑层和数据服务层,每个层次再进行细分,从而形成逐层调用的树形软件层次结构。(3)细节设计阶段细节设计阶段的任务就是把解决方法具体化。这个阶段的任务还不是编写程序,而是设计出程序的详细规格说明,为程序编写打好基础。(4)编写代码阶段把详细

24、设计的结果翻译成图形语言书写的程序,并且仔细测试编写出的每一个软件模块。按照计划和分工由低层程序幵始编写图形代码,再逐步向集成,直到汇总成顶层程序。(5)程序测试阶段测试过程需严格按照一定的测试计划进行,测试计划应包括系统的功能完整性、输入和输出、进度安排、测试工具、测环境、测试用例的选择以及所有阶段产生的文档等。(6)系统维护阶段系统维护是为了使软件满足用户的长期需求,延续系统的使用寿命。系统维护包括改进性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护。5.3LabVIEW编程模式LabVIEW编程模式,是指一些固定有用的LabVIEW程序设计结构模式,是前人编程经验的总结和提炼。使用这些被广泛接

25、受的编程模式设计应用程序,可以使得软件变得通俗易懂且容易复用。常用的LabVIEW编程模式主要有以下五种:(1)状态机模式(2)队列消息模式(3)用户界面事件模式(4)主/从结构模式(5)生产/消费者模式5.4 LabVIEW 主要有以下几个优点(1)提供了丰富的图形空间，并采用图形化的编程方法。(2)采用数据流模型，实现了自动的多线程，能充分利用处理器，尤其是多处理器。(3)有内建的编译器。用户写出程序的同时，后台就自动完成了编译。在编写程序的过程中如果出现语法错误，会被显示出来。(4)利用 CIN 节点、ActiveX、MATLAB 等节点，可以使 LabVIEW 与其他编程语言进行混合编

26、程。(5)LabVIEW 提供了大量的驱动与专用工具，几乎能与任何接口的硬件连接。(6)LabVIEW 内建了 600 多个分析函数，用于数据分析和信号处理。六、光纤光栅各传感系统设计模块 为了方便实验室需要以及实现工程应用,需开发一套基于该模块的光纤光栅传感系统软件,实现数据釆集,数据寻峰,波形显示,数据存储和多路复用等功能。软件设计力图精简,只包含所有的必需功能,整体的软件设计按功能可以划分为以下几块,如图所示:软 件 体 系 结 构 图形显示 附加功能 传感器拟合 数据采集分级警告历史记录寻峰算法数据显示波形显示图形放缩数据存储标尺设置拟合公式传感器编号光开关切换光开关切换USB驱动 （

27、图8(软件体系结构)）(1)数据采集:包括USB协议驱动(调用动态链接库),1*8光开关倒换和连续循环采集;(2)传感器拟合:包括传感器编号,传感器拟合公式输入,传感器寻峰算法设计以及拟合后的传感器温度输出;(3)图形显示:包括传感器波长-功率图形显示,图形的标尺设置以及图形放缩;(4)附加功能:包括寻峰、温度的数据存储,传感器温度超限的分级告警以及历史记录查询等。6.1 LabVIEW导出解调模块动态链接库函数解调模块是通过USB协议连接到工控机上的,在安装好模块的USB驱动之后,需要通过调用动态链接库函数(VOSE32DLL.dll)实现与解调模块的通信。LabVIEW通过一个调用库函数(

28、Call Library Function, CLF )节点实现DLL的调用。但在调用之前,需要先导出动态链接库函数,导出解调模块的动态链接库函数流程如下:选择启动项目中的工具一导入一共享库(.dll),如图9所示; 在指定创建或更新模式中选择为共享库创建vi; 选择共享库(.dll)和头文件(上),如图9; 等待解析头文件后,选择待转换函数,如图10; 选择错误处理模式(简单错误处理),如图10; 配置vi及控件(配置调用规范:C,配置每个函数的输入输出参数),如 图11; 完成导出,生成动态链接函数子vi,如图11。 （图9）（导入库函数选项路径(左)和选择共享库以及头文件(右)）（图10

29、）生成库函数(左)和配置错误处理方式(右)（图11）配置VI函数属性(左)和生成的子vi函数(右)生成的子vi可以在调用时直接拖动到LabVIEW后面板变成带输入输出接口子 vi函数,也可以打开子vi后将里面的动态链接库函数拖到LabVIEW后面板。6.2数据循环釆集程序编制解调模块数据采集的流程如下:模块初始化- 选择输出参数(波长)- 获取波长数组- 选择输出参数(率)-获取功率数组;配置模块初始化的动态链接库函数为voseStart(int32_t nSerialType, int32tnPortlndex),其中nSerialType用来配置通讯方式(1代表USB方式,2代表RS232

30、方式,3代表并口方式)。nPortlndex是在RS232方式后选择串口端口的,默认为C0M1。由于本系统只连接了 USB线到本地主机,所以将nSerialType的值设为1。如图（12）左：（图12）模块初始化和选择输出参数函数配置选择输出参数的函数为voseSetPixelReportMode ,其中nPixelReportMode可选3个值,0为volt,代表电压型的光功率输出;1为dBm,代表dBm型的光功率输出;2为wavelength,代表波长的输出,本项目默认采用dBm型的功率输出用于图形显示和峰值波长计算。如图（12）右。连续采集就是在配置好的信息外面加上while循环,利用公

31、共线程(错误簇)引导数据流,控制程序运行流程,如图（13）所示:图（13）数据釆集示意图6.3图形显示程序编制 在图13中已经包含波长-功率波形的显示,其采用X-Y波形图模式的前面板显示如图14。图形拖动和放缩通过左下角的图形工具选板控件实现。通过波形图属性节点的设置，当鼠标指向波形图时会表明通图（13）波形显示 在图形界面可以直观的显示光栅阵列光谱的同时,程序还设置了一个类似图表的显示界面,显示内容如图14所示,通过一个下拉列表控制:1是显示光纤光栅峰值波长和对应的传感温度,2是显示通道原始光谱。图（14）图表显示的两种界面图（15）图表显不程序编制及其子vi图标 图表显示界面被做成子vi形

32、式用于在程序中调用,如图15所示。6.4传感器拟合表格设计传感器部分采用表格显示,如下图16所示:图（16）传感器信息显示表格LabVIEW中,表格控件可以同时用于输入和显示。其中编号、传感器类型、典型波长值、拟合公式、告警下限和上限是需要自行输入的,而当前波长和当前温度是从程序中读取的。这部分的LabVIEW程序如图17所示:图（17）传感器表格写入温度数据 图17中循环结构两个输入节点是峰值中心波长数据和读取的表格中的拟合公式,通过循环的索引險道在循环内部变成单个传感器的量,进行拟合获得温度后输回表格的当前波长和当前温度列。循环次数为表格配置的行数,一行代表有一个传感器。6.5告警程序设计

33、告警部分前面板的设计如下图18表格所示:图（18）告警程序前面板设计告警表格中包括事件序号,告警时间,告警通道,告警传感器以及告警等级描述。6.6数据存储程序设计图（19）数据存储程序编制 数据存储采用电子表格格式自动存储,每个通道的数据分别存入一个电子表格文件,该部分程序设计如图5-20所示。程序设计流程为:文件打开-格式化写入单行数据-文件关闭。七、软件整合与性能测试7.1软件单元整合7.1.1软件界面显示软件界面釆用选项卡模式显示,4个选项分别是数据采集、传感器配置,报警显示和参数设置,如图20。图（20）软件主界面图（21）传感器配置界面图（22）参数设置界面参数设置用于配置以下信息:

34、1.图表显示内容:通道光谱或者传感器的波长和温度;2.波形图的坐标轴上下限;3.内部寻峰算法的配置;4.保存类型、存储时间间隔和保存路径的配置。7.1.2软件工作原理软件主程序的工作原理如下:一、程序运行,初始化解调模块和光开关;二、开始循环釆集。1.切换光通道,配置该通道阈值等寻峰信息;2.分别读取光功率和波长数据,输入到前面板X-Y图;3.寻峰算法根据光谱数据和配置的寻峰参数寻峰并显示到前面板;4.读取该通道的传感器配置表格中的拟合公式推算传感器温度;5.将原始光谱、峰值波长、传感温度传入图标显示子vi进行显示,并自动进行温度数据的存储;6.读取该通道的温度和告警阈值并进行比较判断,如超限

35、判断是一级还是二级告警并输出到告警事件描述表格,同时通过蜂鸣器发声频率区分一级二级告警;7.完成,等待通道切换;8.切换光通道,重复步骤1-7。三、停止循环。四、退出程序。7.2 软件性能测试7.2.1光通道切换性能测试 在多通道光纤光栅监控系统中,光通道切换时间性能是一项很重要的指标。本软件由于硬件性能限制,设计切换通道时间约2秒。通道切换时间主要受以下几个条件限制:光开关切换时间、硬件接口数据传输时间、通道内其他程序运行时间、通道切换硬性间隔时间7.2.2 软件运行性能测试目前的软件已经能够基本实现光纤光栅温度解调的基本功能,现对软件进行为期1夜的运行测试。测试状态如下:8通道实时切换,3

36、个通道共配置6个传感器,其中3个传感器设置温度超限值,一级超限和二级超限均有。八、总结 1、 通过这次课程设计，锻炼了设计能力，同时也让我们把理论与实践结合起来对以后的学习及工作都有很大的帮助。这次实践设计也增长了学习的兴趣、激发了实践与创新的热情。 2、在做测试技术的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完测试实验时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅. 在做实验前,一定要将原理上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在实验时就会搞不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.做实验时,一定要亲力

37、亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,你的印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这次课程设计的应用是那么的广泛. 通过这次课设技术的实验,使我学到了不少实用的知识,更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的。参考书籍1顾畹仪主编.光纤通信（第二版），人民邮电出版社，2011.92许国良、唐宗.基于LabVIEW的光纤光栅温度解调系统软件设计，中国知网 ， 2012.053张颖、邱银瑞. 基于 LabVIEW 的光纤布喇格光栅传感信号解调系统的研究，中国知网，2011.03致谢 能顺利完成这次课程设计及论文的写作，我非常的欣慰。在此非常感谢我的指导老师万生鹏老师，他给了我很大的鼓励和帮助，让我对论文的完成充满了信心。 在我查找资料和整理论文的过程中王庆老师给了我许多建设性的意见。再次表示感谢！但是因工作原因时间紧、任务重。同时由于自身专业知识资质不足，资料搜 集不够全面，最终综合分析研究不足，相关测试、分析资料不全，难免有错漏之 处和认识上的肤浅。谢谢