光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與算法研究.pdf_第1頁(yè)
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1、以物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算為代表的信息化時(shí)代正處于高速發(fā)展時(shí)期,傳感器作為接收外界信息的裝置,作用尤為重要。光纖布拉格光柵(FBG)作為一種新型傳感技術(shù),在石油勘探,橋梁、隧道、建筑等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)、大型機(jī)械的設(shè)備結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。
  由于傳感器采集得到的被測(cè)物理量對(duì)應(yīng)為反射譜中心波長(zhǎng)的移位量,所以如何能夠在實(shí)際工程中快速準(zhǔn)確的尋找到峰值點(diǎn),是監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵,也是光纖光柵傳感系統(tǒng)中的核心問(wèn)題。為此,本文在高速高精度尋找

2、峰值點(diǎn)的問(wèn)題上做出了相應(yīng)的算法改進(jìn),主要針對(duì)尋峰算法和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)研究和設(shè)計(jì)。
  在FBG數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,光纖光柵波長(zhǎng)信號(hào)會(huì)存在較大噪聲的干擾,造成了峰值點(diǎn)附近出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象,導(dǎo)致了反射光譜的不對(duì)稱。針對(duì)光纖光柵反射譜不對(duì)稱所導(dǎo)致的尋峰算法誤差問(wèn)題,提出了一種基于FPGA狀態(tài)機(jī)的非對(duì)稱高斯擬合尋峰算法。算法通過(guò)狀態(tài)機(jī)之間的相互轉(zhuǎn)換完成對(duì)數(shù)據(jù)的篩選處理,然后引入非對(duì)稱高斯模型,給出峰值補(bǔ)償修正公式。通過(guò)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)

3、,分析對(duì)比了以下5種尋峰算法:直接比較尋峰算法,高斯擬合尋峰算法,自適應(yīng)半峰檢測(cè)尋峰算法,基于Steger圖像尋峰算法和本文所提出的算法分別在恒溫下的尋峰平均誤差值,以及在改變溫度,噪聲等情況下的平均誤差值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法在各條件下的檢測(cè)精度均能控制在0.5 pm以內(nèi),且速度和穩(wěn)定性與上述算法相比都具有顯著優(yōu)勢(shì)。
  本文設(shè)計(jì)的解調(diào)系統(tǒng)最終在基于SoC FPGA的平臺(tái)上進(jìn)行移植調(diào)試與實(shí)現(xiàn)。在QuartusⅡ軟件集成的SoC設(shè)

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