舰艇结构监测：多通道光纤布喇格光栅传感器同步解调系统设计与应用

本文主要探讨了一种多通道光纤布喇格光栅传感器同步解调系统的设计与实现。在舰艇和潜艇结构状态的长期实时监控需求下，该系统构建于光纤布喇格光栅技术的基础上，这是一种高精度、微型化的传感技术，尤其适合于对结构健康监测的复杂环境。 系统的核心部分包括硬件电路设计。硬件电路是整个系统的基石，它负责将光纤布喇格光栅产生的光信号转换成电信号，并进行处理和分析。这个电路需要具备高稳定性和抗干扰能力，以确保数据的准确性和可靠性。设计时考虑了多通道配置，每个通道负责检测结构的不同部位，实现同步工作，增强了监测的全面性。 软件工作流程则涉及数据采集、预处理、特征提取和分析。采集模块实时读取光纤布喇格光栅的输出，然后通过滤波和放大等步骤，去除噪声并增强信号强度。接下来的寻峰算法流程是关键环节，通过对光信号中的特定波长峰值进行搜索和跟踪，提取出与结构状态变化相关的特征信息。这一过程通常采用高效算法，如连续或离散傅立叶变换，以快速定位和识别信号变化。 实时校准功能是该系统的重要特性，它能够在运行过程中持续调整传感器的精度，确保测量结果的准确性。4kHz的扫描频率表明系统具有很高的数据更新速率，能迅速响应结构状态的微小变化，这对于及时发现潜在问题至关重要。 最后，通过功能验证，系统表现出出色的性能，不仅能够进行多通道同步工作，还展示了强大的波长解调能力，可以直接应用于实际的舰艇和潜艇结构健康监控工程中。这证明了光纤布喇格光栅传感器在复杂环境下的稳定性和实用性，为结构监测提供了新的解决方案。 总结来说，本文提出了一种基于光纤布喇格光栅的高效、精确的监控系统，其硬件和软件设计紧密结合，能够实现多通道同步实时监测，适用于军事领域的舰艇和潜艇结构健康监控。这种技术的发展和应用，对于提高船舶安全性及维护效率具有重要意义。