基于FPGA的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究
加入技術(shù)交流群
3 解調(diào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
光纖光柵的解調(diào)算法受到測(cè)試條件和解調(diào)方法的限制，至今還沒有統(tǒng)一的可用公式，可通過試驗(yàn)的方法，測(cè)出一組典型數(shù)據(jù)，用曲線擬合算法進(jìn)行擬合計(jì)算，確定傳感光纖光柵中心波長(zhǎng)偏移量。為了提高解調(diào)系統(tǒng)的精度，需要大量的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，可對(duì)FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的外擴(kuò)，或通過串口把數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。解調(diào)系統(tǒng)軟件由以初始化子程序、PZT驅(qū)動(dòng)子模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換子模塊、求最大值子模塊、數(shù)據(jù)擬合子模塊、顯示子模塊及通信接口子模塊等組成。圖4為解調(diào)系統(tǒng)軟件流程圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191383.htm
借助引入標(biāo)準(zhǔn)光柵的解調(diào)方案，提出了一種實(shí)時(shí)計(jì)算擬合曲線的方法，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的曲線擬合，保證了測(cè)量的高精度。因?yàn)檫@種動(dòng)態(tài)擬合曲線去除了由于光強(qiáng)抖動(dòng)等產(chǎn)生的隨機(jī)誤差，同時(shí)，這樣還可以在相當(dāng)程度上避免由于偶然或者固有原因所帶來的誤差。擬合曲線算法采用拉格朗日插值方法，其公式為：
首先求出一組典型的數(shù)據(jù)，假設(shè)取若干組數(shù)據(jù)，利用拉格朗日插值法，可以得到所需的波長(zhǎng)值。為了方便用流程圖表示，選取5個(gè)點(diǎn)A1(x1，Y1)，A2(x2，Y2)，A3(x3，Y3)，A4(x4，Y4)，A5(x5，Y5)。具體流程如圖5所示。
4 結(jié)論
FBG光柵有著廣泛的應(yīng)用前景，有關(guān)于FBG光柵的理論研究到目前為止已經(jīng)取得很大的成就，采用合適的解調(diào)技術(shù)，降低光纖光柵的使用成本，就能夠推動(dòng)光纖光柵傳感器在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用?；诖耍接懥?大問題：
1)設(shè)計(jì)出了一種基于FPGA系統(tǒng)的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，從理論和實(shí)驗(yàn)的角度分析了系統(tǒng)的可行性；
2)采用FPGA設(shè)計(jì)了解調(diào)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)；
3)通過FPGA對(duì)拉格朗日插值曲線擬合，實(shí)現(xiàn)了一種高精度的解調(diào)，通過采用雙光柵匹配解調(diào)方法有效地避免了雙值問題，并且有效地?cái)U(kuò)大了解調(diào)范圍。
目前限制光纖光柵傳感器大量實(shí)際應(yīng)用最主要的障礙依然是傳感信號(hào)的解調(diào)。因此，研究開發(fā)適用于實(shí)際工程應(yīng)用的解調(diào)系統(tǒng)，降低成本，是光纖光柵傳感器在實(shí)際工程應(yīng)用中得到推廣的至關(guān)重要的課題。
評(píng)論