基于DSP的光纤光栅波长解调技术研究

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在实际工程应用中,受成本、体积、功耗等因素制约,光纤光栅解调系统很难得到广泛应用。因此实现低成本、小型化、低功耗的光纤光栅解调系统成为其实用化的关键。本文介绍了光纤光栅耦合模理论及光纤光栅应变、压力和温度传感原理,同时比较了几种解调技术的优缺点。通过对F-P滤波器解调方法原理以及光路部分实现方法的研究,提出了光纤光栅波长解调的硬件电路设计方案。硬件部分,选择ADS8556实现五路并行采集模块,完成对光纤光栅波长解调系统的信号采集;选择DAC712和复杂可编程逻辑器件(CPLD) EPM240T100C8N实现锯齿波扫描电压产生模块及同步脉冲信号产生模块,其中锯齿波电压产生模块完成对F-P滤波器的扫描驱动,同时将同步脉冲信号作为D/A和A/D的启动信号,使D/A和F-P滤波器实现同步工作;选择型号为IS61LV25616的静态随机存储器(SRAM),实现数字信号处理器(DSP)的存储器外扩,完成采集数据的存储;设计了基于TMS320F2812的DSP最小系统,将其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,首先通过编程实现对A/D采集模块的控制,然后完成外扩SRAM映射地址空间分配,使数据能够准确地进行存储;对CPLD进行编程,产生D/A的输入信号和同步脉冲信号。在完成对光纤光栅波长解调系统的信号采集、存储之后,需进一步对信号进行处理。本文在研究高斯拟合相关理论的基础上,编写了高斯拟合寻峰算法程序,完成了对采集数据的处理。高斯拟合寻峰在应用过程中存在数据处理速度慢的缺点,因此,本文通过对反射光谱信号的观察和分析提出了新的寻峰算法,并通过C语言实现了该算法程序。对两种算法进行了比较,发现新算法能够精确寻峰的同时有效地提高了系统的数据处理速度。
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