基于STM32的光纖光柵傳感系統(tǒng)設(shè)計

2.3 嵌入式控制系統(tǒng)

主控芯片選用ST公司推出的基于Cortex—M3內(nèi)核的STM32F103C8T6芯片，它集先進Cortex—M3內(nèi)核結(jié)構(gòu)、良好的功耗控制、出眾創(chuàng)新的外設(shè)和低成本于一體。STM32擁有全系列軟件的高度兼容性及腳對腳和外設(shè)，能夠在不修改軟件及原始框架的條件下，可將應(yīng)用精簡為使用更少的存儲空間，或升級為需要更多的存儲空間。

3 解調(diào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計

根據(jù)STM32易于開發(fā)，可使產(chǎn)品快速進入市場的特點，采用STM32固件庫進行編寫。STM32固件庫提供易用的函數(shù)可以使用戶方便地訪問STM32的各個標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，并使用它們的所有特性。

整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計實現(xiàn)了如下功能：

1)制FBG解調(diào)系統(tǒng)的工作;

2)采樣濾波電路所處理過的電信號;

3)給PZT提供鋸齒波驅(qū)動電壓，若某時采集到FBG信號，則記錄此時的驅(qū)動電壓，并對數(shù)據(jù)進行處理;

4)根據(jù)FBG傳感器所測量的外界物理量與本身中心波長的對應(yīng)關(guān)系，計算出所測物理量的值并顯示結(jié)果。

4 實驗數(shù)據(jù)及分析

進行溫度測試實驗。光源選用ASE-C型C波段寬帶光源，工作波長范圍為1 525.nm～1 565 nm。傳感器選用GFRP封裝的FBG溫度傳感器，30.0 ℃時標(biāo)定的中心波長為1 553.971 nm，溫度系數(shù)為19.05 pm/℃。將FBG傳感器放入溫控箱，不受外界應(yīng)變的影響。從20℃開始，每增加10℃定溫20 min測定一次波長，直至80℃。測得的數(shù)據(jù)如表1所示。

將測得的數(shù)據(jù)繪制成波長一溫度曲線圖，如圖2所示。圖中的‘▲’表示波長理論值，‘▼’表示波長實際測量值，‘■’表示理論波長與實際測量波長的絕對誤差值，‘●’表示標(biāo)定溫度與實際測量溫度的誤差值，直線為對數(shù)據(jù)進行的線性擬合。x軸表示溫度，y軸表示波長或者溫度。

從測試結(jié)果來看，該溫度傳感系統(tǒng)具有良好的線性度，測得的波長、溫度與理論波長、標(biāo)定溫度基本一致，各點的波長偏差在±4 pm以內(nèi)，系統(tǒng)的溫度測量精度可達±0.2 ℃。

5 結(jié)論

本文提出了基于STM32的FFP-TF法FBG傳感系統(tǒng)的設(shè)計方案，完成了STM32控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件實現(xiàn)。該傳感系統(tǒng)具有測量速度快，精確度高等優(yōu)點，達到了對溫度的實時精確測量的目的。該傳感系統(tǒng)可用于智能結(jié)構(gòu)(石油化工、海洋探測、航空航天、煤礦開采等)的溫度等參數(shù)的采集，具有較高的應(yīng)用價值。