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1、计算机测量与控制.2004.12(5)数据采集ComputerMeasurement&Control·489·文章编号:1671-4598(2004)05-0489-03 中图分类号:TP274 文献标识码:B基于AlteraNios平台的信号高速采集系统范 江,吴军辉,徐立鸿(上海市同济大学电子与信息工程学院智能控制研究室,上海 200092)摘要:随着对温度和形变的在线测量的需求日益提高,FBG技术已经被应用于温度及形变测量中。讨论了FBG传感器信号的快速获取,设计了基于AlteraNios平台的光信号采集SOPC系统,详细地分析了本系统中各个组成部分的工作原理
2、,包括光信号获取、光电信号转换、模数转换以及Nios片上系统获取信号的整个过程。与目前具有同样功能的其它测量系统相比,它具有灵活、稳定、易维护、高效率等优点。关键词:Nios;SOPC;FBG;光信号采集FastSignalAcquisitionSystemBasedonAlteraNiosPlatformFanJiang,WuJunhui,XuLihong(IntelligentControlLab,ElectronicandInformationDept,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Withtheenhancingr
3、equirementsofon-linemeasurement,FBGtechniquehasbeenappliedinthemeasurementofthetempera2tureandshapechange.FastsignalacquisitionbyFBGisdiscussedandanopticalsignalacquisitionSOPCsystembasedonAlteraNiosplatformisdesigned.Theworkingprinciplesofallpartsinthesystem,includingopticalsignalacquisition,op
4、tical-to-electricsignalconversion,analog-to-digitalsignalconversionandsignalacquisitionbyNiosSOPCareanalyzed.Comparedwithothermeasurementsystem,thisSOPCshowsusflexibility,stability,easy-maintainabilityandhigh-efficiency.Keywords:Nios;SOPC;FBG;opticalsignalacquisition射后其中某一波长的光波被光栅反射回来,并进入分光0 引言仪
5、。分光仪是由若干面反射镜和全息光栅组成,其主要本文主要介绍的是对FBG传感器信号的快速获取,作用是对光波进行光学处理后,并使光波能够准确投射侧重于利用基于FPGA的Altera公司的Excalibur开发板在CCD上,这样我们就可以将光信号转换成电信号便设计一个“片上”嵌入式测量系统来对光信号进行获于信号的采集和处理。系统中信号采集处理部分是由取。与目前具有同样功能的其它测量系统相比,它具有CCD线列传感器、ADC转换器以及AlteraExcalibur开发灵活、稳定、易维护、高效率等优点。本测量系统的硬板组成。它的作用是将投射在CCD上的光信号先变为件开发包括使用AlteraExca
6、libur开发板配置并生成一个模拟电信号,而后通过ADC将信号再转换成数字量信嵌有Nios处理器的“片上”测量系统以及使用CCD和号,然后通过Altera’sExcalibur开发板上的“片上”高速ADC设计光电信号的转换和采集电路;软件开发Nios嵌入式系统对这些数字量信号进行采集和处理,得包括在ApexEP20KFPGA中时序信号的Verilog实现,使到相应的温度值和应变值,以便完成整个测量过程。系用C语言对光电信号的获取。统框架的示意图如图1所示。1 系统结构111FBG传感器工作原理我们的测量系统由以下几部分组成:光学系统、放FBG传感器是光纤传感器的一种,它不仅可以用于置在
7、被测物体内的光纤光栅(FBG)和信号采集处理部静态信号,还可以用于动态信号的采集,例如温度、形分。其中的光学系统包括光源和分光仪,我们使用高亮度的激光发生器作为光源,用于产生入射被测物体内的光纤的光波,它的功率大于1mW,光频谱位于808～858nm,入收稿日期:2003-06-12作者简介:范江(1978-),女,江西省南昌市人,硕士,主要从事嵌入式系统的研究和开发。徐立鸿(1960-),男,山东省日照市人,教授,博士生导师,主要从事智能控制
