基于FPGA的光纖光柵傳感解調系統(tǒng)研究.pdf

1、光纖光柵傳感技術應用于電力設備的溫度監(jiān)測中具有很大的優(yōu)勢，但現(xiàn)在國內外的光纖光柵解調設備主要都是針對大型的結構安全監(jiān)測應用中，對較小型應用來說就存在著體積大、成本高等缺點，因此本文利用FPGA的高速數(shù)字處理和SOPC的高度集成特性，設計了一個以FPGA為控制核心的光纖光柵（FBG）傳感解調系統(tǒng)。
　　本文首先對FBG傳感系統(tǒng)的多種解調方法進行了闡述，然后通過分析比較確定了以FPGA作為控制核心的F-P濾波解調方案來實現(xiàn)FBG傳感信

2、號的解調，并詳細地介紹了解調系統(tǒng)的設計方案。系統(tǒng)設計中選用了低成本CycloneⅡ中的EP2C70F896芯片作為主控制芯片，通過控制高速數(shù)模轉換器DAC904產生鋸齒波信號實現(xiàn)了對F-P濾波器的驅動控制；通過控制高速模數(shù)轉換器ADS805實現(xiàn)了對傳感信號的高速采集；通過FPGA內部自帶FIFO緩存數(shù)據(jù)并進行處理；最后通過RS232串口通信實現(xiàn)和上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸。
　　本系統(tǒng)硬件電路主要包括濾波器驅動控制電路、光電檢測電路、高

3、速A/D數(shù)據(jù)采集電路、FPGA外圍電路以及上位機通信接口電路。軟件主要包括了鋸齒波產生模塊、12位并行 A/D采樣控制模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、上位機通信模塊。最后對解調系統(tǒng)硬件電路進行了仿真測試，并在quartus等軟件中對系統(tǒng)的軟件進行了仿真測試。結果表明，采用FPGA的數(shù)字化設計方法，并通過硬件電路的調理后產生的鋸齒波信號達到了對濾波器的控制要求；通過FPGA控制高速芯片實現(xiàn)了傳感信號的高速數(shù)據(jù)采集。
　　本文采用了基于FPGA控