基于FPGA的光纖光柵傳感信號檢測與處理技術研究.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)點在傳感領域備受關注并得到廣泛應用。成熟的信號檢測與處理技術是光纖光柵傳感器能夠應用于工程實踐的關鍵。所以研究高精度和高速光纖光柵信號檢測和處理技術很有必要。
　　首先，對光纖光柵傳感理論以及光纖光柵傳感系統(tǒng)的解調方法進行了介紹。由于光纖F-P濾波器解調法易實現(xiàn)且精度較高，最終選定可調諧光纖F-P濾波器解調法作為解調方案，基于此，對本文

2、所采用的傳感系統(tǒng)總體方案進行了闡述。
　　然后，本文設計了兩種光電檢測電路，分別為線性放大光電檢測電路和對數放大光電檢測電路，分別對其進行仿真驗證和實驗測試。由于后者具有更大的動態(tài)范圍，最終選擇對數放大光電檢測電路作為檢測電路。設計了以AD7988-5為采樣芯片的采集電路及其驅動電路，用FPGA控制A/D采集模塊，并對采集到的信號進行串并轉換，以便后續(xù)信號的處理。對轉換后的傳感信號進行數字濾波去噪，分析了不同窗函數FIR低通濾波器

3、對光纖光柵傳感信號去噪能力的影響，最終選定Kaiser窗作為窗函數，用設計出的濾波器對光柵反射譜進行去噪，效果比較理想，并用FPGA實現(xiàn)FIR對光柵傳感信號去噪，效果良好。為了實現(xiàn)高速數據采集和處理，將去噪后的數據緩存在FIFO中以協(xié)調信號處理速度之間的差異。本文研究了5種尋峰算法，分析了加窗截斷長度、信噪比及波長分辨率對尋峰算法誤差的影響。對去噪后的傳感信號進行尋峰算法仿真與實驗分析并用FPGA實現(xiàn)。最后，用顯示模塊將計算得到的峰值顯