[发明专利]基于FPGA的弱光纤光栅高速解调装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于FPGA的弱光纤光栅高速解调装置及方法，该装置利用FPGA并行处理多通道数据，并对每个通道进行并行流水处理，该装置包括ADC器件和FPGA器件，FPGA器件的每个通道均包括：ADC采样模块，用于接收ADC器件的数据，通过脉冲上升沿触发采集n个数据，每个周期内有m个脉冲，一个周期内每个通道采集m×n个数据；数据累加模块，用于将采集的数据按列进行累加；光栅定位模块，用于对累加和序列进行寻峰；光谱拼接模块，用于根据光栅空间位置信息从每个光栅空间位置处提取各自的光谱；波长解调及发送模块，用于对光栅光谱进行寻峰得到各个光栅的波长并将解调结果发送出去。

主权项

一种基于FPGA的弱光纤光栅高速解调装置，其特征在于，该装置利用FPGA并行处理多通道数据，并对每个通道进行并行流水处理，该装置包括ADC器件和FPGA器件；ADC器件用于将弱光纤光栅模拟信号转换为离散的数字信号；FPGA器件包括多个通道，每个通道均包括：ADC采样模块，用于接收ADC器件的数据，通过脉冲上升沿触发采集n个数据，每个数据对应不同空间位置的反射信号，每个周期内有m个脉冲，每个脉冲对应不同的扫描波长，一个周期内每个通道采集m×n个数据：脉冲1：{x11，x12 ，…，x1n}脉冲2：{x21，x22 ，… ，x2n}…脉冲m：{xm1，xm2 ，… ，xmn}；数据累加模块，用于将采集的数据按列进行累加si= x1i+ x2i+…+ xmi，i=1，2，3…n，得到累加和序列{ s1，s2 ，… ，sn}；光栅定位模块，用于对累加和序列{ s1，s2 ，… ，sn}进行寻峰，得到各个光栅的空间位置信息{ p1，p2 ，… ，pk}，其中k为光栅个数，且n≥2k；光谱拼接模块，用于根据光栅空间位置信息{ p1，p2 ，…，pk}从每个光栅空间位置处提取各自的光谱：光栅1：{x1p1，x2p1 ，… ，xmp1}光栅2：{x1p2，x2p2 ，… ，xmp2}…光栅k: {x1pk，x2pk ，… ，xmpk}；波长解调及发送模块，用于对光栅光谱{x1p1，x2p1 ，… ，xmp1}，{x1p2，x2p2 ，… ，xmp2}，… ，{x1pk，x2pk ，… ，xmpk}进行寻峰得到各个光栅的波长 {λ1，λ2，…λk}，并将解调结果包括光栅空间位置信息{ p1，p2 ，…，pk}和光栅波长 {λ1，λ2，…λk}发送出去。