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光纤技术融合 无线传感网再飞跃

  光纤光栅传感网络与虚拟仪器相结合,丰富了虚拟仪器的硬件结构类型;同时虚拟仪器也极大地强化了光纤光栅传感网络的功能。因光纤光栅传感系统对虚拟仪器系统切入点的不同,产生了不同形式的虚拟仪器结构。
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  光纤光栅传感网络与虚拟仪器相结合,丰富了虚拟仪器的硬件结构类型;同时虚拟仪器也极大地强化了光纤光栅传感网络的功能。因光纤光栅传感系统对虚拟仪器系统切入点的不同,产生了不同形式的虚拟仪器结构。

  采用接口卡与FBG查询仪通信的虚拟仪器

  光纤光栅传感网络的虚拟仪器基本结构示意图如图2所示。在图2中,光纤光栅查询系统中的波长检测电路和计算机内的软件将检测到的信号转换为波长;而波长直接与温度、应变等物理量成一定比例。在这个基础上用户可以直接开发LabVIEW环境下的应用程序,例如通过温度判断被测对象的状态,通过应变分析被测对象的变形等。

  直接用DAQ设备控制FBG解调的虚拟仪器,数据采集(DAQ)是指测量:电压、电流、温度、压力、声音、编码数据等电气或物理现象的过程。其DAQ应用为测量及可视化、数据日志记录、控制、自动化测试及监控等领域。超大容量光纤光栅传感网络分析仪采用DAQ设备直接控制FBG传感器解调 。

  而系统的运行为:用高功率宽带光源,经光开关接通1路标准波长信号和第1组7路FBG传感器。FBG传感器反射回的光经过3dB耦合器引入到可调谐腔中,滤波后再由光探测器转换为电信号。8路信号一起接入计算机系统内的数据采集卡(如可选PCI-4472型,它为24位的8通道同步数据采集卡)。LabVIEW将模数转换以后的信号进行波长解调,然后转换为被测量的物理量,再进行显示、分析和存储。第1组传感器信号采样以后,由程序控制光开关依次切换到后面各组传感器。而计算机系统内多功能数据采集卡(如可选PCI-6024型)输出数字信号对光开关进行控制;并输出频率可调的三角波信号对压电换能器进行驱动。

  光纤传感网与无线传感网的融合

  我国幅员辽阔,经常有待监测的同种类型的大型设施分布在一个很大的区域的情况。在实际工程中需要由若干个距离在10公里以上的子网组成更大规模的网络,以便实现集中监测。光纤传感网络尽管有利用光纤低损耗传输的特点可以实现长距离组网的优势,但在某些缺乏通信基础设施的地区,没有现成可用的光缆来实现子网的互通。在这种情况下,专门铺设光缆的成本是非常昂贵的。因此在子网之间通过无线链路进行互通有很强的实用性。

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