長距離分布式光纖傳感系統(tǒng)的嵌入式平臺設計.pdf

1、近幾年,隨著對BOTDA(布里淵光時域分析儀)的研究,基于受激布里淵的分布式光纖傳感系統(tǒng)越來越受到重視。研究表明,BOTDA在輸油管道火災預警、海底電纜應變監(jiān)測等領域具有廣闊的應用前景。
　　當前的BOTDA系統(tǒng)中的控制和數(shù)據(jù)采集任務,大多采用通用數(shù)據(jù)采集卡和波形發(fā)生卡完成。這種方法沒有針對BOTDA系統(tǒng)進行設計,一方面功能冗余,成本高昂,另一方面也使得上位機開發(fā)變得復雜。本文設計了一種應用于分布式光纖傳感的嵌入式平臺,該平臺針對

2、BOTDA設計,采用FPGA+ARM的架構,控制與數(shù)據(jù)采集在同一塊板卡實現(xiàn),提高了效率,降低了成本。
　　論文先介紹了光纖傳感器的特點及種類,然后重點介紹了BOTDA的原理,闡述了BOTDA系統(tǒng)如何進行溫度測量和應變測量,并介紹了它的四個重要的技術指標:測量分辨率、空間分辨率、最大傳感距離、響應時間。指明了影響這四個指標的因素,以及提高這些指標的方法。
　　然后論文從原理圖和PCB兩個方面,詳細介紹了嵌入式平臺的板級電路設計

3、。說明了主要芯片的選型依據(jù),通過對具體的原理圖的分析,對電路的設計思路做了詳細介紹。為了保證電路可靠的工作,從器件布局、地平面分割、高速信號走線等角度介紹了硬件板卡在PCB設計時的原則。通過合理的電路設計,該板卡能夠實現(xiàn)對BOTDA系統(tǒng)中相關器件的控制,對傳感信號的數(shù)據(jù)采集,并能夠完成與上位機的可靠通訊。
　　然后對板卡上可編程邏輯器件FPGA的各個模塊的設計進行了說明,并對關鍵模塊進行了仿真和調(diào)試。設計的平均去噪電路,充分利用了