基于fpga的光纤光栅检测系统的研究与设计

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1、学校代号：10532学号：S0909G119密级：公开湖南大学硕士学位论文基于FPGA的光纤光栅检测系统的研究与设计FPGA．basedfibergratingdetectionsystemResearchandDesignbyLiYimingB．E．(HunanUniversity)2009AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequkementsforthedegreeofMasterofEngineeringElectronicScienceand

2、TechnologyintheGraduateSchoolHunanUniversitySupervisorProfessorLiFuhaiApril，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：彦，协易日期：洳h年§月≥]日学位论文

3、版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密团。’(请在以上相应方框内打“0”)作者签名：鸯，rz易日期：汤f午年占月q日刷磁锯巾易醐：纵，声厂月时日基于FPGA的光纤光栅检测系统的研究与设计摘要光纤布拉格

4、光栅传感器是一种能检测多种物理参量的无源器件，其传感方式是基于波长编码的绝对测量，因此，不依赖于光强，对电磁干扰抗性好，灵敏度高，可多通道多传感器复用。出色的性能使得它在传感领域具有重要的地位，然而，光纤光栅解调系统的成本与体积却影响光纤光栅传感器在实际工程中广泛应用。因此，设计一种低成本、小型化的光纤光栅解调系统是光纤光栅传感器技术实用化的关键所在。本文在对国内外光纤光栅传感技术及其传感信号解调技术研究现状进行了深入分析的基础上，设计了以可调谐F．P滤波法为解调方法的光纤光栅检测系统。研究了检测系统

5、中所需使用的光路元件性能并构建了光路系统，提出了采用数字滤波器与高速自适应半波寻峰算法相结合的数字处理方法。利用FPGA芯片开发了光纤光栅检测系统。硬件部分，选择ADSl60l实现对光纤光栅检测系统的信号采集：选择DAC712和FPGA实现以锯齿波对F·P滤波器进行扫描驱动；选择外部存储器实现数据与程序的存储；以液晶和按键实现对检测系统的控制；通过串口完成与上位机的通信；将FPGA作为控制核心实现对数据采集和数据存储的控制，并完成了对信号数据的处理。软件部分，设计了基于MicroBlaze软内核的嵌入

6、式系统，开发了针对本系统的用户IP核FIR与DDS。编写了以C语言为基础的嵌入式系统控制程序，实现了数据的采集、存储、处理与结果显示，成功与上位机进行通信。利用LabVIEW软件开发平台，完成了以串口通信为基础的上位机检测程序，实现了检测系统的上位机控制与分析，设计了良好的人机交互界面。验证了以FPGA为控制核心的光纤光栅检测系统的可行性。关键词：光纤光栅；F-P滤波器；FPGA；MicroBlaze硕士学位论文222≈I目___I_--自=========。!!!==sE!!自!=!!!E!!!!!

7、!=!==g!!}!!!!!!!!!!!sggs=；AbstractFiberBragggratingsensorisabletodetectavarietyofphysicalparametersofpassivedevices，whichwayistheabsolutemeasurementsensorbasedonwavelengthencoding，therefore，doesnotdependonlightintensity,goodresistancetoelectromagneticin

8、terference，highsensitivity,andmorethannelmulti．sensormultiplexing．Excellentperlermancehowever，thecostandvolumeoffibermakesitanimportantpositionsensingfield，gratingdemodulationsystemhasaffectedFBGsensorsarewidelyusedinpracticaleng