光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)設計與算法研究.pdf

1、以物聯(lián)網(wǎng)和云計算為代表的信息化時代正處于高速發(fā)展時期，傳感器作為接收外界信息的裝置，作用尤為重要。光纖布拉格光柵(FBG)作為一種新型傳感技術，在石油勘探，橋梁、隧道、建筑等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測以及航空發(fā)動機、大型機械的設備結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測中得到廣泛應用。
　　由于傳感器采集得到的被測物理量對應為反射譜中心波長的移位量，所以如何能夠在實際工程中快速準確的尋找到峰值點，是監(jiān)測的關鍵，也是光纖光柵傳感系統(tǒng)中的核心問題。為此，本文在高速高精度尋找

2、峰值點的問題上做出了相應的算法改進，主要針對尋峰算法和系統(tǒng)開發(fā)平臺進行了詳細研究和設計。
　　在FBG數(shù)據(jù)采集過程中，光纖光柵波長信號會存在較大噪聲的干擾，造成了峰值點附近出現(xiàn)波動現(xiàn)象，導致了反射光譜的不對稱。針對光纖光柵反射譜不對稱所導致的尋峰算法誤差問題，提出了一種基于FPGA狀態(tài)機的非對稱高斯擬合尋峰算法。算法通過狀態(tài)機之間的相互轉(zhuǎn)換完成對數(shù)據(jù)的篩選處理，然后引入非對稱高斯模型，給出峰值補償修正公式。通過MATLAB仿真實驗

3、，分析對比了以下5種尋峰算法:直接比較尋峰算法，高斯擬合尋峰算法，自適應半峰檢測尋峰算法，基于Steger圖像尋峰算法和本文所提出的算法分別在恒溫下的尋峰平均誤差值，以及在改變溫度，噪聲等情況下的平均誤差值。實驗結(jié)果表明，該算法在各條件下的檢測精度均能控制在0.5 pm以內(nèi)，且速度和穩(wěn)定性與上述算法相比都具有顯著優(yōu)勢。
　　本文設計的解調(diào)系統(tǒng)最終在基于SoC FPGA的平臺上進行移植調(diào)試與實現(xiàn)。在QuartusⅡ軟件集成的SoC設