基于FPGA的光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)研究.pdf

1、光纖光柵傳感技術(shù)應(yīng)用于電力設(shè)備的溫度監(jiān)測中具有很大的優(yōu)勢，但現(xiàn)在國內(nèi)外的光纖光柵解調(diào)設(shè)備主要都是針對大型的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測應(yīng)用中，對較小型應(yīng)用來說就存在著體積大、成本高等缺點(diǎn)，因此本文利用FPGA的高速數(shù)字處理和SOPC的高度集成特性，設(shè)計(jì)了一個(gè)以FPGA為控制核心的光纖光柵（FBG）傳感解調(diào)系統(tǒng)。
　　本文首先對FBG傳感系統(tǒng)的多種解調(diào)方法進(jìn)行了闡述，然后通過分析比較確定了以FPGA作為控制核心的F-P濾波解調(diào)方案來實(shí)現(xiàn)FBG傳感信

2、號(hào)的解調(diào)，并詳細(xì)地介紹了解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用了低成本CycloneⅡ中的EP2C70F896芯片作為主控制芯片，通過控制高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC904產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對F-P濾波器的驅(qū)動(dòng)控制；通過控制高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS805實(shí)現(xiàn)了對傳感信號(hào)的高速采集；通過FPGA內(nèi)部自帶FIFO緩存數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理；最后通過RS232串口通信實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
　　本系統(tǒng)硬件電路主要包括濾波器驅(qū)動(dòng)控制電路、光電檢測電路、高

3、速A/D數(shù)據(jù)采集電路、FPGA外圍電路以及上位機(jī)通信接口電路。軟件主要包括了鋸齒波產(chǎn)生模塊、12位并行 A/D采樣控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、上位機(jī)通信模塊。最后對解調(diào)系統(tǒng)硬件電路進(jìn)行了仿真測試，并在quartus等軟件中對系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了仿真測試。結(jié)果表明，采用FPGA的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，并通過硬件電路的調(diào)理后產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)達(dá)到了對濾波器的控制要求；通過FPGA控制高速芯片實(shí)現(xiàn)了傳感信號(hào)的高速數(shù)據(jù)采集。
　　本文采用了基于FPGA控