基于S3C44B0的布拉格光纤光栅传感信号处理系统的设计与实现

　　1 引言

　　伴随着微电子的发展，用于嵌入式设备的处理器速度越来越快，功能也越来越强大。三星公司生产的S3C44B0微处理器，采用的是ARM7TDMI内核。该内核因为有着功耗小、成本低等特点，因此非常适合作为移动手持终端的处理器核心。

　　布拉格光纤光栅是一种利用准分子激光等方法光纤中加工有序光栅，布拉格光纤光栅可以改变光光纤中传播性质，阻止特定波长光传播，并将其反射回来。布拉格光纤光栅传感器就是利用布拉格光纤光栅这一性质设计各种物理量传感器，如应变、压力、温度等，检测这些传感器反射光波长变化，就可以到所需被测物理量。布拉格光纤光栅传感器作为一类新型传感器 ，具有灵敏度高、性能稳定、与电隔离安全级别高等系列优点，受到工程应用领域越来越多关注，特别是如大型结构永久性变形和强度监测系统、油气等易燃易爆高危环境现场监测等。

　　布拉格光纤光栅传感器输出是光信号，分析识别这些光信号波长，才能到被测信号物理量。工程上光纤法-柏分析器，将布拉格光纤光栅传感器输出光信号解调为电信号，再由电路系统进行处理。如何控制光纤法-柏分析器工作、准确分析解调信号是布拉格光纤光栅传感信号处理系统基本问题。

　　本文以基于ARM732位嵌入式微控器S3C44B0为硬件核心，uC/OS-II 嵌入式实时操作系统为软件平台，设计并实现了一套嵌入式具有图形化人机界面、Internet网络接口、多种通信接口等功能布拉格光纤光栅传感信号处理系统。

　　2 系统工作原理与硬件设计

　　布拉格光纤光栅传感器常常用特殊和重要领域，作为布拉格光纤光栅传感器信号处理系统，要求能够准确可靠、高性能完成传感信号解调工作，工程上还常常要求系统具有高标准附加功能，如：Internet连接、USB接口、标准串行口、非易失性数据记录、图示化人机界面、便携等，要达到这些要求，采用嵌入式微控器作为系统控制核心是一种最佳选择。

　　系统控制核心还须控制布拉格光纤光栅传感信号解调和对解调后信号处理。用于布拉格光纤光栅传感信号解调光纤法-柏分析器事实上是一个压控光带通滤波元件，给布拉格光纤光栅传感器注入宽带光信号，将布拉格光纤光栅反射窄带光加到光纤法-柏分析器输入端，则光纤法-柏分析器输出端即可到一个与输入窄带光光谱相对应时间域电信号。这个时域信号放大、整形，处理为一个系列脉冲信号，这个系列脉冲信号中各个脉冲时间域上相对位置就包含了布拉格光纤光栅传感器反射窄带光光谱信息。图1指示了这个解调过程。