基于FPGA的光纖光柵傳感信號檢測與處理技術(shù)研究.pdf

1、光纖光柵(fiber Bragg grating，F(xiàn)BG)傳感以其抗電磁干擾、成本低、體積小等優(yōu)點在傳感領(lǐng)域備受關(guān)注并得到廣泛應(yīng)用。成熟的信號檢測與處理技術(shù)是光纖光柵傳感器能夠應(yīng)用于工程實踐的關(guān)鍵。所以研究高精度和高速光纖光柵信號檢測和處理技術(shù)很有必要。
　　首先，對光纖光柵傳感理論以及光纖光柵傳感系統(tǒng)的解調(diào)方法進行了介紹。由于光纖F-P濾波器解調(diào)法易實現(xiàn)且精度較高，最終選定可調(diào)諧光纖F-P濾波器解調(diào)法作為解調(diào)方案，基于此，對本文

2、所采用的傳感系統(tǒng)總體方案進行了闡述。
　　然后，本文設(shè)計了兩種光電檢測電路，分別為線性放大光電檢測電路和對數(shù)放大光電檢測電路，分別對其進行仿真驗證和實驗測試。由于后者具有更大的動態(tài)范圍，最終選擇對數(shù)放大光電檢測電路作為檢測電路。設(shè)計了以AD7988-5為采樣芯片的采集電路及其驅(qū)動電路，用FPGA控制A/D采集模塊，并對采集到的信號進行串并轉(zhuǎn)換，以便后續(xù)信號的處理。對轉(zhuǎn)換后的傳感信號進行數(shù)字濾波去噪，分析了不同窗函數(shù)FIR低通濾波器

3、對光纖光柵傳感信號去噪能力的影響，最終選定Kaiser窗作為窗函數(shù)，用設(shè)計出的濾波器對光柵反射譜進行去噪，效果比較理想，并用FPGA實現(xiàn)FIR對光柵傳感信號去噪，效果良好。為了實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集和處理，將去噪后的數(shù)據(jù)緩存在FIFO中以協(xié)調(diào)信號處理速度之間的差異。本文研究了5種尋峰算法，分析了加窗截斷長度、信噪比及波長分辨率對尋峰算法誤差的影響。對去噪后的傳感信號進行尋峰算法仿真與實驗分析并用FPGA實現(xiàn)。最后，用顯示模塊將計算得到的峰值顯