基于FPGA的EFPI傳感器解調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、非本征型法布里-珀羅干涉(EFPI)光纖傳感器由于其抗電磁干擾、精度高、絕緣性能高、重量輕、體積小、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)韧怀鰞?yōu)點，得到了國內(nèi)外各項工程的廣泛應(yīng)用，涉及了航天航空、醫(yī)療、礦井、高壓供電等各個領(lǐng)域;對于EFPI光纖傳感器，要實現(xiàn)傳感信號的解調(diào)，解調(diào)技術(shù)是影響測量精度和測量速度的關(guān)鍵點，因此對基于EFPI傳感器解調(diào)系統(tǒng)的研究和推進(jìn)各個領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
　　本文研究的對象為基于MEMS工藝的光纖法珀高溫壓力傳感器，主要用于

2、測量高溫下壓力的變化，針對此結(jié)構(gòu)的EFPI傳感器信號，利用高速可編程邏輯器件(FPGA)實現(xiàn)實時解調(diào)技術(shù)。設(shè)計了一套完整的光纖信號解調(diào)系統(tǒng)，包括傳感模塊、實時解調(diào)硬件模塊、FPGA邏輯模塊等。傳感模塊主要搭建了一個光路系統(tǒng)，通過光源、可調(diào)諧濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具等光學(xué)器件，將傳感信號傳輸?shù)紽PGA中進(jìn)行處理;實時解調(diào)硬件模塊主要設(shè)計了硬件系統(tǒng)，通過高速ADC、DAC、可編程運(yùn)放，實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和傳感模塊的控制;FPGA邏輯模塊，編寫解調(diào)邏輯代碼，

3、實現(xiàn)了邏輯算法和數(shù)據(jù)采集;同時，本文針對光源光功率不穩(wěn)定的現(xiàn)象，提出了一種基于硬件的光功率補(bǔ)償法，并對補(bǔ)償法進(jìn)行了Matlab仿真和邏輯編程實現(xiàn)，最后將算法邏輯封裝成IP核，完成了光功率的補(bǔ)償。峰值解算上，引用了固定閾值的質(zhì)心法尋峰和插值法實時標(biāo)定，通過FPGA邏輯編程仿真，封裝成IP核。實驗結(jié)果表明，光功率補(bǔ)償和尋峰方法可行，結(jié)果可靠精度高。
　　最后，本文對MEMS EFPI傳感器解調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用方面進(jìn)行了介紹，總結(jié)了論文成果并