基于FPGA的無源光纖拾音器的設計.pdf

1、光纖傳感技術，是近年來傳感器研究領域的熱點。光纖傳感器具有靈敏度高、抗強電磁干擾、環(huán)境適應性強、易于組成分布式傳感陣列等優(yōu)點，這使得它具有良好的發(fā)展前景。全國廣泛的光纖資源，則為光纖傳感技術的應用提供了有利條件。本論文基于光纖傳感技術，利用Sagnac光纖干涉原理，設計了一套基于FPGA硬件平臺的無源光纖拾音器系統(tǒng)。該系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于能夠實現(xiàn)對于特定區(qū)域范圍內(nèi)的聲音信號的全光采集和即時還原，采樣點與后臺處理系統(tǒng)的距離最遠可達到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，使得它在國家安全、軍事偵察、安防監(jiān)控等領域具有良好的應用前景。
　　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、信號處理模塊、音頻輸出模塊、顯示模塊。電源模塊負責為其它模塊提供標準電壓輸入以及電壓轉換;光單元模塊分為激光器發(fā)射電路和光電接收電路，分別負責在發(fā)送端產(chǎn)生特定波長的激光和在接收端對帶有聲音傳感信號的激光信號進行光電轉換及放大;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)，即可實現(xiàn)光纖干涉式傳感;信號處理模塊以FPGA為核心，實現(xiàn)對系統(tǒng)的整體控制以及對傳感信號的軟件解調;音頻輸出模塊和顯示模塊完成對解調后的聲音傳感信號的音頻輸出和強度顯示。
　　本文使用protel軟件完成了系統(tǒng)硬件電路的設計，在QuartusⅡ平臺上使用Verilog HDL語言完成了FPGA軟件系統(tǒng)的設計，利用Multisim軟件對光接收電路進行了仿真分