基于光纖傳感的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)，就是物物相連的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通常被劃分為三個(gè)層，感知層、傳輸網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，其中感知層的傳感端目前大多使用電傳感器，但隨著近年來光纖通信技術(shù)的迅速發(fā)展，光纖傳感器逐漸進(jìn)入了人們的視野并應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中。光纖傳感器用光來承載信息，把光纖作為傳輸介質(zhì)，所以同時(shí)具備光學(xué)測量和光纖傳輸兩者的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的電傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾、高靈敏度、耐腐蝕、耐高溫等特點(diǎn)，并且還可實(shí)現(xiàn)無源感知，因此可適用于絕緣、水下、礦井等不適合電傳感器

2、工作的惡劣環(huán)境中數(shù)據(jù)的采集，并且易于組成網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測。
　　本文采用光纖布拉格光柵和由其衍生的分布反饋式光纖激光器兩種傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的傳感端，前者通過波長解調(diào)模塊將攜帶待測信號的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并進(jìn)一步處理，再通過通過USB串口方式，在上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）中實(shí)現(xiàn)解調(diào)和數(shù)據(jù)存儲;后者將光電轉(zhuǎn)換后的攜帶待測信號的電信號采集到DSP中，并在DSP中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化解調(diào)，再經(jīng)網(wǎng)口或串口等方式將解調(diào)出的信息也存儲到計(jì)算機(jī)中。兩種方式獲

3、得的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過B/S架構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)發(fā)布，使用戶可以方便的在計(jì)算機(jī)的瀏覽器中實(shí)現(xiàn)對傳感端所處環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測。整個(gè)系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是通過兩種方式分別實(shí)現(xiàn)對緩變物理量和高頻變化的物理量的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且傳感層是無源的。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)有:
　　調(diào)研分析了物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)和相關(guān)技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、光纖光柵傳感及其常用的的波長解調(diào)方法。分析了適合基于分布反饋式光纖激光器(DFB-FL)傳感的波長解調(diào)技術(shù)，即基于非平衡Mach-

4、Zehnder光纖干涉儀的相位載波解調(diào)法的原理。
　　設(shè)計(jì)了基于光纖布拉格光柵的溫度傳感系統(tǒng)和基于DFB-FL的振動信號傳感系統(tǒng)兩套光纖傳感系統(tǒng)，給出了基于這兩套光纖傳感系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)信息監(jiān)測平臺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。用DSP開發(fā)軟件對相位載波解調(diào)法作了數(shù)字化的仿真實(shí)現(xiàn)，并給出了基于DSP的相位載波法解調(diào)系統(tǒng)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方案。用波長解調(diào)模塊在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)了溫度傳感信號的解調(diào)。
　　最后將兩套光纖傳感系統(tǒng)的采集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲