基于NiosⅡ的高效光纤光栅波长解调系统及其应用

本文主要研究了基于Nios II的光纤光栅传感系统解调技术，Nios II是Altera公司提供的32位嵌入式软核处理器，它在光纤光栅传感网络的应用中发挥关键作用。研究的核心是设计了一种四通道分布式光纤光栅传感网络的并行波长解调系统，这个系统旨在高效地采集和处理来自光纤光栅的信号。 解调系统的核心硬件电路采用现场可编程门阵列（FPGA），其设计重点在于处理由光电转换器产生的矩形脉冲信号。FPGA在这里的作用是信号的实时采集和预处理，确保数据的准确性。通过通用非同步收发传输器（UART）和通用串行总线（USB）技术，解调系统能够与上位机实现双向通信，使得数据可以被实时传输至计算机进行进一步分析和处理。在上位机平台上，系统实现了光纤光栅波长的动态显示以及光栅中心波长的标定，这对于实时监控和精确测量具有重要意义。 与现有的同类解调系统相比，这种基于Nios II的方案具有显著的优势，包括灵活性、稳定性、易维护性、高速性和高精度。由于其并行处理能力，该系统可以同时解调上百个外部被测信号，极大地提高了数据处理效率。在实际应用中，例如大型多点安全监测工程，这种系统表现出强大的适应性和可靠性。 论文中给出了具体的波长解调和标定实例，表明其精度可以达到±2 pm，这是衡量解调系统性能的重要指标。光纤布拉格光栅（FBG）作为光纤光学的重要组成部分，结合Nios II的高效处理能力，使得这项技术在诸如结构健康监测、环境监控等领域具有广阔的应用前景。 总结来说，这篇研究深入探讨了如何利用Nios II软核处理器优化光纤光栅传感系统的波长解调，通过创新的设计和高效的硬件实现，提升了解决实际问题的能力，并展示了其在光纤光学检测领域的潜力和价值。