FBG(Fiber Bragg Grating)传感器是目前最有发展前途、最具代表性的光纤无源器件之一。由于具有波长编码的特性,因而不受光源功率波动和系统损耗的影响。另外,光纤光栅具有可靠性好、抗电磁干扰、抗腐蚀等优点。当前FBG传感技术研究领域的难点、关键之一就是FBG的信号处理技术,也是国内外许多研究机构的热门课题。 本文以FBG传感器的广泛应用为项目背景,以FBG感温火灾探测系统的研究与设计为研究对象,开展了FBG感温火灾探测系统的基本原理、理论模型的研究;完成了较完善的系统设计;采用了可编程器件对系统进行改进,提高系统的抗干扰性。 研究了光纤光栅的基本光学性能、FBG的理论模型、温度传感模型,进一步分析了其温度应变交叉模型。介绍了火灾探测技术的原理、系统组成和发展趋势,对比各种火灾探测技术,给出了FBG感温火灾探测系统优势。 本系统采用了全同光纤光栅,给出了系统的总体组成架构、主控制器的选型、参数存储部分、显示部分、RS-485接口的总线匹配、上拉电阻匹配、网络配置以及常见故障的处理方法。并结合FBG感温火灾探测系统的特点,对系统的软件模块进行总体设计,较详细地分析了系统实现的核心算法。 针对系统的电路板逻辑复杂、干扰大的特点,探讨了采用CPLD改进系统。阐述了基于Verilog HDL的CPLD设计流程,较详细地分析了其在综合设计应用中需要注意的条件、循环、有限状态机等问题。在此基础上,实现了MC14499模块驱动LED和I~2C总线读写AT2401A,并给出了相应的仿真波形。 经过了实际运行表明,系统采集的数据正常、工作稳定、通信良好,基本达到了FBG感温火灾探测系统所规定的技术指标要求。