基于FPGA的光纖光柵傳感解調系統(tǒng)設計.pdf

1、光纖光柵傳感器是一種日漸成熟的傳感器,其具有很多常規(guī)傳感器難以比擬的優(yōu)良特性。近年來,基于光纖光柵的傳感檢測技術蓬勃發(fā)展,由于其電氣絕緣、抗電磁干擾、耐酸堿腐蝕、體積小、重量輕、靈敏度高等優(yōu)點而被廣泛應用于煤礦、石油、化工、航空航天、建筑物結構健康監(jiān)測、復雜機械系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測等領域。
　　目前國內外已出現基于不同解決方案的光纖光柵傳感解調的相關產品。這些產品,或解調頻率低,或結構復雜,或價格昂貴,從而極大地阻礙了光纖光柵傳感技術的發(fā)

2、展。相比較而言,基于FPGA的硬件解調系統(tǒng)能充分利用FPGA的高速、高定制性、結構簡單、成本低等優(yōu)點,實現光纖光柵的低成本高速解調。本文從光纖光柵傳感的系統(tǒng)組成和解調原理入手，著重研究了光纖光柵傳感解調的尋峰算法研究和硬件解調模塊的設計。本文的主要工作如下：
　　1.深入研究了光纖光柵傳感解調系統(tǒng)的組成和工作原理，對比分析研究了國內外現有的經典解調方案。
　　2.針對光纖光柵傳感解調中的關鍵技術，即峰值檢測技術，本文改進了基

3、于平滑濾波和最小二乘法擬合的尋峰算法，改進后的尋峰算法不僅可以精確標定光纖光柵反射譜的峰值，還可以計算出光纖光柵反射信號譜峰值中心波長的位置、峰值、帶寬和面積。設計算法精確度為10-4。
　　3.使用Verilog硬件描述語言設計了光纖光柵傳感解調系統(tǒng)的數字處理電路的各個模塊，即數據采集和A/D模塊的設計，A/D的轉換速率為100 KHz，分辨率為8 bit；SRAM模塊的設計；數值顯示模塊的設計。
　　4.用DSP Bui

4、lder庫在MATLAB中設計了數字濾波模型，MATLAB與Quartus ii和Modelsim軟件相互配合，將在MATLAB中設計的濾波模型在Modelsim中進行了RTL級仿真，最后將濾波模型轉換為可在quartus i i編譯的硬件描述語言。
　　5.最后進行了系統(tǒng)實驗，驗證了文中所設計的由A/D模塊、SRAM數據緩存模塊、FIR數字濾波模塊和數值顯示模塊所組成的數字化解調系統(tǒng)功能，即通過系統(tǒng)的采集端對信號進行采集，采集到