基于FPGA/MCU全光纤电流互感器解调系统的设计

阐述了反射式全光纤电流互感器的工作原理,分析了互感器解调系统输出信号的特性,由此设计了全光纤电流互感器的解调系统方案,给出了一种FPGA+MCU的实现方法,研制了全光纤电流互感器的解调系统,并进行了测试验证。测试结果表明,解调系统能够对全光纤电流互感器交流及直流电流信号进行解析,说明解调系统满足全光纤电流互感器的功能要求。     

基于多模光纤振动感知技术的站场安防系统研究

基于多模光纤振动感知技术的站场安防系统,是针对站场、油库等管道枢纽工程的入侵破坏行为而研发的高性能防范系统.该系统利用多模光纤作为传感器,将多模光纤布设于站场油库的围栏上,通过感知围栏的振动,实现站场、油库入侵事件的全天候实时监测.该系统具有本质安全、结构简单、抗电磁干扰、灵敏度高等优点.     

基于FPGA的光纤调制解调器的设计与实现

本文介绍了基于FPGA芯片SPARTAN Ⅱ XC2S50的光纤调制解调器的功能、设计思想和实现.使用FPGA作为光纤调制解调器的控制单元,处理速度快,传输容量大,使用单片机89LPC932作为系统管理单元,克服了原有系统网管功能薄弱的环节.具有很强的实用性和灵活性.光纤调制解调器能够为配网系统提供稳定的通讯链路,可以减少系统故障的时间,提高配网系统的稳定性.     

基于FPGA的光纤光栅解调仪研制

该文介绍了光纤光栅传感器基本原理和常见的解调方法,给出了可调谐激光器法的实现方式。重点介绍了可调谐激光器设计、基于FPGA的解调系统结构和质心法在FPGA中的实现。实验数据表明,该文设计的光纤光栅解调仪具有较好的测量精度和重复性。在澜沧江乌弄龙水电站成功应用表明,光纤光栅传感器具有广阔的应用前景。     

微分干涉型光纤振动系统识别技术研究

微分干涉型光纤传感是一种新型的传感系统,可应用于长距离、强电磁干扰环境下的监控和检测。提出了一种基于小波变换的分布式光纤传感信号的识别方法,采用时域-频域能量分布算法,建立不同触发模式的模型,该识别方法可应用于研究入侵信号的模式识别,并通过大量的实际应用经验和数据验证了该方法的有效性。     

基于光纤和FPGA的高速串行实时通信总线设计

高速串行的实时通信是CNC控制技术的发展方向和研究热点。本文介绍了自主研发的高速串行实时通信总线,其中重点阐述了总线的硬件架构设计,对总线通信协议和总线驱动程序开发做了简要介绍。并在实际数控系统中检验了总线的有效性。     

FPGA与DSP在小波变换应用中的对比研究

离散小波变换是一种典型的实时图像处理算法,近年来,已获得越来越多地关注。文章利用基于提升方案的二维离散小波变换思想,编写VHDL代码,在FPGA上实现;并基于这种思想编写C代码,在DSP上运行。最后对两种平台作出对比,以了解实时图像处理在两种不同平台上的效率。实验结果表明,FPGA在执行时间、功耗和硬件占用率方面优于传统的DSP,但DSP的开发难度低于FPGA。     

基于改进小波阈值的分布式光纤温度传感数据处理

温度分辨力和空间分辨力是分布式光纤温度传感系统相互制约的两个关键指标,针对分布式光纤温度传感系统的噪声特点,提出一种改进的小波阈值选取方法,将其应用于含突变热点的温度分布数据小波去噪处理。去噪结果表明,改进的阈值选取方法在光纤尾端处能更加有效抑制温度曲线噪声,使光纤尾端的温度分辨力从1.47℃减小到0.56℃,SNR提高2.63倍,获得良好的去噪效果。     

基于FPGA的二维离散小波实现

采用FPGA对二维D6小波进行实现。仿真结果显示,该方法满足实时信号处理的要求。     

基于光纤光栅传感技术和卷积神经网络的铁路信号调节方法研究

为提高铁路信号瞬时频率识别的准确率,实现对铁路信号的故障分类和调节,该文设计了一种基于光纤光栅传感技术和卷积神经网络的铁路信号调节方法。首先通过光纤光栅传感器构建铁路信号光纤光栅传感监测模块,获取铁路信号数据,并对铁路信号数据进行预处理,运用小波变换原理提取处理后铁路信号数据的瞬时频率特征;然后组建基于卷积神经网络的铁路信号异常诊断模型,采用小波脊计算轨道电路移频信号的瞬时频率,诊断铁路信号故障,根据不同的故障类型,维护人员及时采用有效调节方法进行故障信号处理。最后以某市的某一线路列车作为测试对象,采集该列车的相关数据信息,并通过MATLAB软件进行仿真测试。实验表明,该方法可以准确地对铁路信号故障进行识别,维修人员能够及时采取不同调节措施对铁路故障信号进行调节,保障铁路运行的安全,具有一定的应用价值。     

光纤光栅微应变测量系统研究

本文提出了一种新型的光纤光栅F-P腔传感探头,分析了其在轴向应变作用下分裂点处波长的漂移情况,设计出了基于此理论的微应变测量系统,并进行了实验验证.实验表明,此系统能够实现微应变的测量,其分辨率为0.0098με.     

基于全光纤干涉的新型光纤长度测量系统

设计了一种新型的光纤长度测量系统,该系统基于全光纤干涉系统,通过扫频系统和压电陶瓷实现对两束相干光信号的相位差进行调制,并在信号处理端检测出待测光纤的消光频率从而计算出待测光纤长度.与传统的时域反射仪(OTDR)测量方法相比,该系统不存在测量盲区,适用于各种长度光纤的测量.从理论上分析了系统的可行性,并用实验加以验证.实验结果表明该系统的测量结果与OTDR基本一致.     

基于USB总线的FPGA主控多功能测试系统

在介绍了传统测试系统的基础上,描述了一种基于USB总线的FPGA主控多功能测孽量统。针对传统测试系统的不足,着重论述了高速USB总线硬件、软件的实现及相关FPGA程序的设计。并总结了系统结构紧凑、成本低廉、测试精度高和通用性强等优点。     

采用三向光纤照明成像的三维微结构观测系统

为弥补普通光学显微镜照明系统的不足,针对一般三维微结构的显微成像,提出并设计了一个可实现实时调节的三向光纤照明成像观测系统.系统采用计算机、D/A卡、驱动电路等硬件以及自主研制的控制软件,实现对任一光源的光强进行稳定连续的实时调节.通过自主设计的机械结构将光源、光纤、耦合头以及显微镜连接为一整体,实现光束入射方向、入射角和入射距离的任意调节.与通常的底部透射光照明系统进行实验比较,成像质量显著提高,不仅可以清晰观察目标对像的表面结构,还能得到立体感强的三维图像.针对面阵CCD显微测量系统的标定和标定误差问题,提出了螺旋微缝标定法.将螺旋测微计两铁钻形成的微缝作为标定的样本,配以适当的观测手段和计算方法,有效地消除或减小了各种误差,提高了系统的标定精度.通过系统标定和测量比较,系统的标定精度达到±0.0015μm,测量精度达到±1μm.实验结果表明,螺旋微缝标定法可以基本满足CCD测量系统标定的要求.     

基于FPGA的喷绘机高速光纤通信系统设计与实现

为解决喷绘机打印数据实时传输问题,将以现场可编程门阵列(FPGA)和串行解串器为基础的高速光纤通信技术应用到打印数据的通讯中。系统中FPGA用于实现通讯数据的存取、8B/10B编解码和CRC校验的功能;串行解串器实现了并/串和串/并转换及锁相功能;光收发一体模块实现了电光转换和光电转换。该光纤通信系统在喷绘机上进行了实际打印试验,应用结果表明系统在300 Mbps通信带宽下能够稳定传输,在120小时的连续测试过程中没有出现打图错误现象。实现了高可靠性、长距离、高速数据传输的功能。     

基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统

介绍了光纤拉曼散射效应测温和光时域反射定位的技术原理,针对传统点式测温传感器在实际应用中存在的漏检和定位不精确等问题,提出了基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统,该系统采用双通道校正测量模式,提高了温度测量和泄漏定位的准确度,从硬件组成和软件功能两方面对该系统进行了详细的阐述。     

基于FPGA的精跟踪系统

主要研究空间激光通信系统中精跟踪技术,根据精跟踪系统的组成原理与工作原理,设计了一种轻小型化、智能化精跟踪系统,该系统以FPGA作为核心器件,完成光斑图像采集、图像滤波、光斑位置计算、数字控制补偿函数及脱靶量的实时输出等功能。同时系统可根据外部环境变化,自动调整相机阈值、开窗口位置、积分时间。搭建试验系统完成精跟踪实验,实验表明系统可实现脱靶量实时输出3 000 Hz以上,符合精跟踪控制系统技术指标要求。系统在像元分辨力为3μrad的情况下,实时跟踪均方根值为1.17μrad,满足空间激光通信对精跟踪的要求,为其在空间激光通信中应用打下基础。     

基于级联光栅的氨氮质量浓度检测

为了实现水中氨氮质量浓度的在线检测,基于光纤光栅传输理论,提出了一种利用级联光栅,双参量同步测量的传感方案,推导出传感系统的灵敏度矩阵。实验测出了布拉格光纤光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPFG)的温度灵敏度系数、氨氮质量浓度灵敏度系数,获得了传感系统的灵敏度矩阵。结果表明,该方案结构简单、易于实施,为水中氨氮在线检测的研究提供了一种参考方案。     

基于PSD的转轴测量系统研究

研制了一种基于PSD的激光三角法非接触式光电转轴测量系统。阐述了系统的工作原理和结构设计,进行了转速和偏心度的测量实验。结果表明,该系统能够在测量转速的同时,准确地得到转子的偏心度,理论分辨力可达14μm,测量相对误差均不大于5%。该系统具有结构简单、精度高、可靠性好等优点,可实现在线实时测量。