基于FPGA的光纖光柵檢測系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、光纖布拉格光柵傳感器是一種能檢測多種物理參量的無源器件，其傳感方式是基于波長編碼的絕對測量，因此，不依賴于光強，對電磁干擾抗性好，靈敏度高，可多通道多傳感器復用。出色的性能使得它在傳感領域具有重要的地位，然而，光纖光柵解調系統(tǒng)的成本與體積卻影響光纖光柵傳感器在實際工程中廣泛應用。因此，設計一種低成本、小型化的光纖光柵解調系統(tǒng)是光纖光柵傳感器技術實用化的關鍵所在。
　　本文在對國內外光纖光柵傳感技術及其傳感信號解調技術研究現(xiàn)狀進行了

2、深入分析的基礎上，設計了以可調諧F-P濾波法為解調方法的光纖光柵檢測系統(tǒng)。研究了檢測系統(tǒng)中所需使用的光路元件性能并構建了光路系統(tǒng)，提出了采用數(shù)字濾波器與高速自適應半波尋峰算法相結合的數(shù)字處理方法。
　　利用FPGA芯片開發(fā)了光纖光柵檢測系統(tǒng)。硬件部分，選擇ADS1601實現(xiàn)對光纖光柵檢測系統(tǒng)的信號采集;選擇DAC712和FPGA實現(xiàn)以鋸齒波對F-P濾波器進行掃描驅動;選擇外部存儲器實現(xiàn)數(shù)據與程序的存儲;以液晶和按鍵實現(xiàn)對檢測系統(tǒng)的

3、控制;通過串口完成與上位機的通信;將FPGA作為控制核心實現(xiàn)對數(shù)據采集和數(shù)據存儲的控制，并完成了對信號數(shù)據的處理。軟件部分，設計了基于MicroBlaze軟內核的嵌入式系統(tǒng)，開發(fā)了針對本系統(tǒng)的用戶IP核FIR與DDS。編寫了以C語言為基礎的嵌入式系統(tǒng)控制程序，實現(xiàn)了數(shù)據的采集、存儲、處理與結果顯示，成功與上位機進行通信。
　　利用LabVIEW軟件開發(fā)平臺，完成了以串口通信為基礎的上位機檢測程序，實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)的上位機控制與分析，