基于OTDM的FBG传感器网络超高速解调系统的设计.pdf

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1、2012年第31卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)123基于OTDM的FBG传感器网络超高速解调系统的设计陈娟子，闫连山，曾德兵，吴宗玲(西南交通大学信息光子与通信研究中心，四川成都610031)摘要：基于光纤Bragg光栅(FBG)和光时分复用(OTDM)的基本原理研究匹配光栅应变传感器网络的高速解调问题。给出了运用FPGA+ARM的匹配光栅应变解调系统设计，实现了多个FBG信道的同时监测。重点在通过寻峰算法寻到峰值的情况下，结合

2、一种复合滤波算法(限幅法+滑动滤波法)，极大地抑制了光路和电路中产生的噪声，将峰值功率变化范围由一1．03dB压缩到一0．3ldB，使得所设计的系统能够在多种环境中应用，具有重要的参考价值。关键词：光纤Bragg光栅；光时分复用；解调；复合滤波中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)08-0123-03Designonultra--highspeeddemodulationsystemforFBGsensornetworksbasedonOTDMCHENJua

3、n-zi，YANLian—shan，ZENGDe—bing，WUZong—ling(CenterforInformationPhotonics＆Communications，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：BasedontheprincipleoffiberBragggrating(FBG)andopticaltime—divisionmultiplexing(OTDM)，ahigh—speeddemodulati

4、onschemeforthematched—gratingstrainsensornetworkisproposed．Ultra—highspeeddemodulationsystemformultipleFBGsenorchannelsisachievedusingFPGA+ARMcircuitdesign．Especially．thenoiseeffectbroughtbyeitherlightpathorcircuitissignificantlysuppressedusingacompo

5、sitefilteringalgorithm．andthevariationrangeofthepeakpowerisreducedfrom-1．O3dBto—O．31dB．Thedesignedsystemcanbeusedinvariousenvironmentsandhasimportantreferencevalue．Keywords：fiberBragggrating(FBG)；opticaltime—divisionmultiplexing(OTDM)；demodulation；co

6、mpositefiltering0引言FBG传感器系统的应用一般需要结合电域的信号传感器是物联网发展的一个核心器件，越来越多的传处理，将波长或功率的变化映射到所监控的参量的变化上，感器被应用到各种环境中，然而复杂的环境会导致很多传因此，其速率受到了极大地限制。本文利用匹配光栅和光统的传感器使用寿命大大缩短。随着光纤技术的成熟，基时分复用(OTDM)技术的原理，克服了系统带宽的要求，设于光纤Bragg光栅(FBG)原理的传感器的出现很好地解决计并成功研发出一种完整的FBG应变检测系统，实现了了这一

7、问题。FBG传感器具有抗电磁干扰、精度高、有效使1O个FBG信道的同时监测，并且在国内首先达到了250kHz用寿命长的优点，目前在传感器领域中获得了广泛应的解调速率。然而，由于电路中的电流噪声、散粒噪声和光用。传统的FBG传感器系统只能监测一个信道，为了克路中的ASE噪声等的影响，使得实验数据结果产生较大抖服这个缺点，各种复用技术被引入到FBG传感器系统动，因此，本文在ARM程序中加入复合滤波算法(限幅滤中，目前已商业化的FBG传感器系统大多数采用的是波法和滑动滤波法)，在不影响速率的情况下，可

8、以精确得WDM方式，其工作方式是将不同波长的传感器分配给不同到每个信道的应变参数。信道从而实现多信道的数据采集于监控。其FBG传感器1理论分析的只数取决于系统的带宽和每只传感器波长偏移的大小。当宽带光在FBG中传输时，一部分光被反射，另一部因此，这种方式的实现虽然简单，但是严重依赖系统带宽。分光透射，由模式耦合理论可知其反射谱中心波长为收稿日期：2012-02-20基金项目：国家自然科学基金资助项目(60972003)；四川省科技支撑计划重大项目(2011GZ0239)124传感器与微系统第3l