引用本文:
熊显名,王伟,荣琪,等:一种便携式分布式光纤IQ数据采集系统[J]. 光通信技术,2019,43(9):43-47.
熊显名,王 伟,荣 琪
(桂林电子科技大学 光电信息处理重点实验室,广西 桂林 541004)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对传统分布式光纤IQ数据采集系统存在信噪比低、价格昂贵和仪器笨重的不足,设计了一种以现场可编程阵列(FPGA)为主控的分布式光纤IQ数据采集系统。利用硬件编程实现信号幅值解调和触发采样的方式,并通过改进系统的差分累加算法,经压电陶瓷(PZT)模拟振动实验测得该振动检测系统的信噪比可达13.3 dB左右。该系统解决了数据量大的问题,同时降低了系统成本,提高了信噪比。
关键词:分布式光纤;现场可编程阵列;数据采集;振动检测
中图分类号:TN247 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2019)09-0043-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.09.010
0 引言
分布式光纤振动传感技术是一种新型的传感技术[1],以其系统结构简单、可同时测量多点扰动和对动态事件捕获能力强等特点,在国防军事、建筑工程、能源电力和生物医疗等领域均有较为广泛的应用[2]。目前,市面上存在的分布式光纤数据采集系统都是用工控机控制,存在价格昂贵、仪器笨重等不足。同时,为了保证系统的信噪比,一般采用连续采样的方式,导致了数据量庞大从而增加系统成本。
本文针对分布式光纤振动检测[3]设计一种以现场可编程阵列(FPGA)为主控的分布式光纤IQ数据采集系统[4]。在保证分布式光纤振动检测系统信噪比等性能指标的同时,降低了商业化成本、提高了性价比。
4 结束语
分布式光纤振动检测技术可实现对目标区域的全局实时监控,该技术在安防监控、车辆检测等领域中有较强的应用前景。但由于传统的分布式光纤数据采集系统价格昂贵、体积笨重,大大增加了该技术商业化的成本。本文通过触发采样、芯片选型、硬件解调以及差分累加算法优化解决了数据量大带来的成本问题,并对差分累加算法进行优化,使系统信噪高达13.3 dB。制作的样机具有重量轻、体积小和便于携带等优势,其下位机部分体积大约为360 cm3,重量约为50 g,物料成本在千元以内;上位机软件文件大小308 kB,其运行时占用内存不到2 GB,适用于大部分笔记本电脑。该研究克服了传统分布式光纤IQ数据采集系统价格昂贵、仪器笨重的缺点,提高了信噪比,对分布式光纤振动检测技术的推广[13]有重要意义。