基于FPGA的無源光纖拾音器的設(shè)計(jì).pdf

1、光纖傳感技術(shù)，是近年來傳感器研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。光纖傳感器具有靈敏度高、抗強(qiáng)電磁干擾、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易于組成分布式傳感陣列等優(yōu)點(diǎn)，這使得它具有良好的發(fā)展前景。全國(guó)廣泛的光纖資源，則為光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用提供了有利條件。本論文基于光纖傳感技術(shù)，利用Sagnac光纖干涉原理，設(shè)計(jì)了一套基于FPGA硬件平臺(tái)的無源光纖拾音器系統(tǒng)。該系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于特定區(qū)域范圍內(nèi)的聲音信號(hào)的全光采集和即時(shí)還原，采樣點(diǎn)與后臺(tái)處理系統(tǒng)的距離最遠(yuǎn)可達(dá)到80公里

2、。無源光纖拾音器不受電磁干擾，不向外輻射電磁波的特點(diǎn)，使得它在國(guó)家安全、軍事偵察、安防監(jiān)控等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　無源光纖拾音器由六大基本模塊組成，包括電源模塊、光單元模塊、音頻采集模塊、信號(hào)處理模塊、音頻輸出模塊、顯示模塊。電源模塊負(fù)責(zé)為其它模塊提供標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入以及電壓轉(zhuǎn)換;光單元模塊分為激光器發(fā)射電路和光電接收電路，分別負(fù)責(zé)在發(fā)送端產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的激光和在接收端對(duì)帶有聲音傳感信號(hào)的激光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換及放大;音頻采集模塊

3、主要由光纖傳感頭組成，通過將光纖傳感頭串入光纖連接處組成光纖Sagnac環(huán)，即可實(shí)現(xiàn)光纖干涉式傳感;信號(hào)處理模塊以FPGA為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的整體控制以及對(duì)傳感信號(hào)的軟件解調(diào);音頻輸出模塊和顯示模塊完成對(duì)解調(diào)后的聲音傳感信號(hào)的音頻輸出和強(qiáng)度顯示。
　　本文使用protel軟件完成了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，在QuartusⅡ平臺(tái)上使用Verilog HDL語言完成了FPGA軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用Multisim軟件對(duì)光接收電路進(jìn)行了仿真分