基于FPGA的光纖光柵傳感信號(hào)檢測(cè)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(diǎn)在傳感領(lǐng)域備受關(guān)注并得到廣泛應(yīng)用。成熟的信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)是光纖光柵傳感器能夠應(yīng)用于工程實(shí)踐的關(guān)鍵。所以研究高精度和高速光纖光柵信號(hào)檢測(cè)和處理技術(shù)很有必要。
　　首先，對(duì)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(jìn)行了介紹。由于光纖F-P濾波器解調(diào)法易實(shí)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(duì)本文

2、所采用的傳感系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了闡述。
　　然后，本文設(shè)計(jì)了兩種光電檢測(cè)電路，分別為線性放大光電檢測(cè)電路和對(duì)數(shù)放大光電檢測(cè)電路，分別對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)測(cè)試。由于后者具有更大的動(dòng)態(tài)范圍，最終選擇對(duì)數(shù)放大光電檢測(cè)電路作為檢測(cè)電路。設(shè)計(jì)了以AD7988-5為采樣芯片的采集電路及其驅(qū)動(dòng)電路，用FPGA控制A/D采集模塊，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，以便后續(xù)信號(hào)的處理。對(duì)轉(zhuǎn)換后的傳感信號(hào)進(jìn)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(duì)光纖光柵傳感信號(hào)去噪能力的影響，最終選定Kaiser窗作為窗函數(shù)，用設(shè)計(jì)出的濾波器對(duì)光柵反射譜進(jìn)行去噪，效果比較理想，并用FPGA實(shí)現(xiàn)FIR對(duì)光柵傳感信號(hào)去噪，效果良好。為了實(shí)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(hào)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?cái)嚅L(zhǎng)度、信噪比及波長(zhǎng)分辨率對(duì)尋峰算法誤差的影響。對(duì)去噪后的傳感信號(hào)進(jìn)行尋峰算法仿真與實(shí)驗(yàn)分析并用FPGA實(shí)現(xiàn)。最后，用顯示模塊將計(jì)算得到的峰值顯