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随着光纤传感技术的发展,光纤光栅传感受到越来越多的关注。与传统传感器相比,光栅制成的传感器具有灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、体积小等优点。解调是光纤光栅传感系统中至关重要的环节,高精度低成本的高速解调技术在很大程度上能够推动光纤光栅传感系统的大规模使用。本文旨在设计和验证一种动态检测范围大、灵敏度高、成本低的高速光纤光栅解调系统。本文简单介绍了几种常见的光纤光栅解调方案,设计和验证了一种基于FPGA和低损耗锯齿形滤波器的高速解调系统,以低损耗锯齿形滤波器为解调方法,以FPGA作为数据采集和传输的核心硬件,通过Labview开发上位机软件接收采集的数据,利用Matlab分析数据从而实现高速解调。本论文的主要工作如下:(1)介绍光纤布拉格光栅传感技术的原理、发展现状和趋势等等,对常见的几种光纤光栅解调方案的工作原理进行了分析,并通过对比说明各自优缺点,突出强调了实际应用中对高速、高精度、低成本波长解调方案的迫切需求。(2)分析现有的基于虚像相位阵列的锯齿形滤波器的优缺点,提出一种能够降低滤波器损耗的方案。通过数值仿真,对低损耗锯齿形滤波器和传统锯齿形滤波器进行比对分析。同时,对低损耗锯齿形滤波器的性能参数进行优化,例如线性度、占空比、信噪比,以实现高性能的锯齿波形,设计的滤波器可以降低7dB左右的附加损耗。(3)简要介绍了硬件电路相关的理论,包括FPGA的发展、性能优势、常见的FPGA芯片以及USB总线技术等。提出了一种基于FPGA的高速解调系统,使用50MHz的采样率对将光电转换的电信号进行数据采集,将采集的数据暂存在DDR3存储器中,并通过USB2.0接口将数据上传到PC端。本课题提出了一种基于Labview的上位机设计方案,该上位机可用于保存数据信息、显示数据波形。(4)利用已验证的低损耗锯齿形滤波器和基于FPGA的数据采集处理电路作为波长解调设备,设计光纤光栅应力传感实验,利用光谱仪和示波器分别观察FBG传感阵列的频谱和时域波形图。通过USB2.0接口,将采集的数据传至上位机软件并保存下来,通过Matlab对携带振动信息的数据进行分析,实现光纤光栅的高速波长解调。