基于MCU+FPGA的光纤敏感环本征频率检测仪设计

发布时间：2022-01-23 10:56

　　针对光纤敏感环本征频率测试过程复杂且结果精度较低的问题,设计了一种基于MCU+FPGA的检测系统。首先概述了系统构成;然后详细介绍了硬件设计,包括光路设计和电路设计;接着论述了软件设计思想和实现方法,包括时序控制、信号调制、信号解调和数据解析,给出了软件流程图。最后用该检测系统对光纤敏感环进行测试,输出精度为62 Hz,优于已有测试方案,表明光纤敏感环本征频率检测仪硬件和软件设计合理有效。 

【文章来源】：弹箭与制导学报. 2020,40(06)北大核心

【文章页数】：4 页

【图文】：

本征频率检测仪系统组成

电路的核心由模数转换器(ADC)、数字逻辑电路、数模转换器(DAC)、串口芯片、LCD及其驱动电路构成,其中ADC时钟频率不大于ADC芯片的最高频率40 MHz,DAC转换器的最高频率不得高于10 MHz,框图如图2所示。将DAC后端的光电相位调制线封装成鳄鱼夹形式,便于和待测敏感环的Y波导调制线连接。当光路和电路闭合后,干涉后的光信号经过光电探测器转换为电信号,该信号经过放大后进入ADC,并在数字逻辑电路内由数字解调器调制、解调,获得闭环补偿后的调制频率和真实本征频率的误差信号,该信号经过数字积分后就可以得到真实本征频率。

由于存在时延τ,加载在两束相向传播光波上产生的调制相位差为:ΔΦ(t)=Φm(t)-Φm(t-τ)。当初始调制频率和本征频率不同时(T≠τ),则调制相位、调制相位差的时序关系如图3、图4所示。其中图3为τ<T时,各光相位的叠加及相位差的波形图;图4为τ>T时,各光相位的叠加及相位差的波形图。其中图3(a)、图3(b)、图4(a)、图4(b)为方波相位波形图;图3(c)、图4(c)为叠加方波相位波形图,图3(d)、图4(d)为叠加方波相位延τ波形图,图3(e)、图4(e)为干涉点处相位差波形图。图4 τ<T时调制相位时序图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3604209