● 摘要
光纤光栅传感器的应用遍及航空、航天、民用工程等各个领域。考虑到目前光纤光栅传感器体积大、成本高、不易携带的缺点，研制出低成本、小型化的光纤光栅温度传感模块对光纤光栅传感器的应用发展有着积极的意义。本文提出一种新的低成本光纤光栅温度传感器模块方案，对其关键技术开展了深入研究，进行相应的软硬件、结构设计，完成光纤光栅解调温度传感器模块样机，并对模块样机性能进行测试评估。论文主要开展以下研究：
一、低成本光纤光栅温度传感器模块方案设计。提出了一种利用DFB激光器扫描传感光栅，同时以DFB激光器为参考进行解调的低成本光纤光栅温度传感器模块方案，并对方案原理进行了仿真分析和实验验证。
二、低成本光纤光栅温度传感器模块关键技术研究。DFB激光器驱动调谐技术的研究，通过建模仿真和实验研究，探讨了DFB激光器输出功率、波长、线宽对温度传感器模块的影响，并对DFB激光器的恒流驱动技术和温度控制调谐技术进行了理论研究与分析，确定了DFB激光器的驱动调谐控制方案；光纤光栅信号解调技术的研究，通过建立传感器模块的光信号及噪声模型，利用Matlab对用于光信号解调的滤波算法和寻峰算法进行仿真分析，明确了传感器模块的光信号解调技术。
三、低成本光纤光栅温度传感器模块样机设计。在对低成本光纤光栅温度传感器模块关键技术的研究基础之上，进行模块样机的软硬件设计。硬件设计包括恒流驱动电路设计、温度控制调谐电路设计、光信号采集电路设计、电源电路设计、串口通信电路设计等；软件设计包括C8051F060控制芯片的恒流驱动软件设计、温度控制调谐软件设计、光信号采集处理软件设计、串口通信软件设计，以及上位机Labview的数据读取显示程序设计、数据处理解算程序设计等。
四、对低成本光纤光栅温度传感器模块样机进行结构设计，完成模块样机。利用模块样机进行性能测试实验，对模块样机的恒流驱动控制效果、分辨率、精度、测量范围和稳定性进行测试，并利用MICRON OPTICS公司的Optical Sensing Interrogator|sm125评价样机性能。