一种应用于分布式光纤传感系统的双通道采集模块设计

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高速高精度采集模块是分布式光纤传感系统中的关键部件,对于该系统而言,其空间分辨率和温度分辨率等重要指标受采集模块性能制约。因此,设计一款高性能的,应用于分布式光纤传感系统的高速高精度采集模块是有必要的。本文设计了一种主要应用于拉曼型分布式光纤传感系统的双通道采集模块,主要研究内容如下:1)基于拉曼型光纤传感原理的采集系统分析。本文研究了光纤传感系统的相关理论,分析了拉曼型光纤传感系统的测温原理及温度解调方式,基于此探讨了采集系统的关键地位以及指标要求。2)双通道采集模块硬件设计。通过深入讨论双通道采集模块的具体设计指标和相应功能,提出了一种1GSPS采样率、14bits信号量化位数的,具备信号“硬采集,硬处理”能力的高性能采集模块硬件设计。3)双通道采集模块逻辑功能设计。为实现相应功能,使用Vivado软件进行采集模块逻辑程序设计,完成了外围器件的配置和高速采样数据的接收。另外,本文实现了一种基于双口RAM参数可控的去噪逻辑,并于双通道采集模块中完成了拉曼型光纤传感系统的温度解调。最后,本文设计了一种参数可控的同步脉冲生成逻辑,用于控制光纤传感系统中的半导体光开关产生激光脉冲。最后本论文对所设计的应用于分布式光纤传感系统的双通道采集模块硬件平台进行了测试验证工作。通过相关验证表明,本文设计的双通道采集模块具备1GSPS、14bits的采样量化能力,并且具备200MHz模拟带宽;通过改变累加次数表明,本文所提出的基于双口RAM的累加平均去噪逻辑,确能有效去噪,采集模块最终信噪比大于75d B;通过模拟光纤传感系统测试环境,验证采集模块的温度解调功能,以及测试同步脉冲生成功能,证明本论文设计的应用于分布式光纤传感系统的双通道采集模块符合指标要求达到预期设计目的。
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