FPGA实现的分布式光纤传感系统偏振控制与优化

"基于FPGA的分布式光纤传感系统偏振控制研究" 本文主要探讨了如何解决分布式光纤传感系统中由于偏振退化和偏振相位漂移导致的定位性能下降问题，提出了一种基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的高效偏振控制方法。在双马赫-曾德尔干涉(Dual-Mach-Zehnder Interferometer, DMZI)分布式光纤传感系统中，偏振状态的变化会对系统的定位精度造成显著影响。为了解决这一问题，研究者引入了一种结构简洁且执行效率高的偏振控制策略。 该策略采用了偏振控制器反馈技术，通过获取两路光信号的反馈值来作为控制输入，与改进的和声搜索算法(Improved Harmony Search, IHS)相结合。IHS算法是一种优化算法，能有效地寻找最优解。结合FPGA的硬件并行结构和流水线技术，该方法可以迅速进行算法迭代，实时调整偏振控制器，以达到最优的偏振态。实验结果显示，这种偏振控制方法能在大约0.7808秒内完成偏振态的调整，使得系统的定位精度提升至±20米以内，极大地减轻了偏振效应对定位性能的不利影响。 此外，研究中还提到将FPGA作为系统的控制核心替代传统计算机，这不仅提升了数据处理速度，减少了偏振控制时间，还提高了整个系统的集成度，为偏振控制设备的微型化提供了可能。FPGA的并行处理能力使其在高速运算和实时控制方面具有显著优势，对于实现高性能和低延迟的偏振控制至关重要。 总结起来，文章介绍了一种基于FPGA的分布式光纤传感系统偏振控制技术，通过偏振控制器反馈和优化算法的集成，实现了快速、精确的偏振态调整，提高了系统的定位精度，并且利用FPGA的优势，提升了系统的数据处理能力和集成度，为分布式光纤传感系统的优化和小型化提供了新的解决方案。关键词涵盖了传感器技术、分布式光纤传感、偏振控制、FPGA、优化算法以及定位误差等关键概念。