基于FPGA的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究
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3 解調(diào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計
光纖光柵的解調(diào)算法受到測試條件和解調(diào)方法的限制，至今還沒有統(tǒng)一的可用公式，可通過試驗的方法，測出一組典型數(shù)據(jù)，用曲線擬合算法進行擬合計算，確定傳感光纖光柵中心波長偏移量。為了提高解調(diào)系統(tǒng)的精度，需要大量的數(shù)據(jù)處理和計算，可對FPGA進行數(shù)據(jù)存儲器的外擴，或通過串口把數(shù)據(jù)傳輸給上位機進行數(shù)據(jù)存儲和處理。解調(diào)系統(tǒng)軟件由以初始化子程序、PZT驅(qū)動子模塊、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
借助引入標準光柵的解調(diào)方案，提出了一種實時計算擬合曲線的方法，實現(xiàn)了動態(tài)的曲線擬合，保證了測量的高精度。因為這種動態(tài)擬合曲線去除了由于光強抖動等產(chǎn)生的隨機誤差，同時，這樣還可以在相當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值。為了方便用流程圖表示，選取5個點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，就能夠推動光纖光柵傳感器在實際工程中得到廣泛應(yīng)用。基于此，探討了3大問題：
1)設(shè)計出了一種基于FPGA系統(tǒng)的光纖光柵波長解調(diào)系統(tǒng)，從理論和實驗的角度分析了系統(tǒng)的可行性；
2)采用FPGA設(shè)計了解調(diào)系統(tǒng)的硬件平臺；
3)通過FPGA對拉格朗日插值曲線擬合，實現(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，并且有效地擴大了解調(diào)范圍。
目前限制光纖光柵傳感器大量實際應(yīng)用最主要的障礙依然是傳感信號的解調(diào)。因此，研究開發(fā)適用于實際工程應(yīng)用的解調(diào)系統(tǒng)，降低成本，是光纖光柵傳感器在實際工程應(yīng)用中得到推廣的至關(guān)重要的課題。
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