一種高速同步光纖光柵分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高速同步光纖光柵分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)科技經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，從基礎(chǔ)設(shè)施到航空航天各領(lǐng)域的安全監(jiān)測(cè)凸顯重要。最近國(guó)家也提出構(gòu)筑物聯(lián)網(wǎng)世界，就是要將各區(qū)域、各領(lǐng)域、各設(shè)施、各部分需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)、狀態(tài)形成一個(gè)有機(jī)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)世界就是將具體的基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)、公共區(qū)域等及時(shí)狀態(tài)等信息收集存儲(chǔ)并網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家工業(yè)體系化、數(shù)字化、信息網(wǎng)絡(luò)化的必然選擇，也是日益重視安全的必然選擇。
[0003]其中傳感分析就是物聯(lián)網(wǎng)重要的一環(huán)，光學(xué)傳感相對(duì)于傳統(tǒng)的電子傳感具備先天優(yōu)勢(shì)，具有抗輻射、抗干擾、抗潮濕等諸多優(yōu)點(diǎn)。光纖傳感技術(shù)發(fā)展至今有幾十年，日益成熟，光纖傳感技術(shù)系統(tǒng)核心部分的是光纖傳感分析儀，屬于大腦部分，但國(guó)內(nèi)外光纖傳感分析儀大多監(jiān)測(cè)速度慢，有的可以做到速率快，但不能同步，有的能同步，但速度慢。典型的美國(guó)MOI的濾波器原理光纖光柵分析儀，或者BaySpec都存在上述問題，因?yàn)榧夹g(shù)難題和原理方式制約的原因，光纖傳感分析儀很難做到既高速又同步，而高速同步正是航空航天、公路高速動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)必須要具備的性能?；诂F(xiàn)實(shí)市場(chǎng)、技術(shù)、安全等客觀需求，亟需研制處高速多通道同步光纖光柵傳感分析儀，用以解決高速監(jiān)測(cè)領(lǐng)域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可擴(kuò)展性強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)高速同步的高速同步光纖光柵分析儀，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種高速同步光纖光柵分析儀，包括通道功能單元和控制單元，所述通道功能單元包括多組并行同步的通道模塊，所述通道模塊包括大功率ASE光源、PLC光耦合器、光環(huán)行器、光纖光柵、多組衍射體光柵、多組探測(cè)器、多組讀出電路模塊、多組信號(hào)調(diào)理模塊和多組AD轉(zhuǎn)換電路模塊，所述控制單元包括FPGA高速并行處理模塊、DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊、千兆以太網(wǎng)接口和電源，所述衍射體光柵的輸入端連接光環(huán)行器的輸入端，衍射體光柵的輸出端依次通過探測(cè)器、讀出電路模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和AD轉(zhuǎn)換電路模塊連接FPGA高速并行處理模塊的輸入端，所述大功率ASE光源的輸出端依次通過PLC光耦合器和光環(huán)行器連接光纖光柵，所述FPGA高速并行處理模塊的輸入端還分別連接DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊的輸出端、千兆以太網(wǎng)接口的輸出端和電源的輸出端，F(xiàn)PGA高速并行處理模塊的輸出端還分別連接讀出電路模塊的輸入端、DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊的輸入端和千兆以太網(wǎng)接口的輸入端，所述電源的輸出端還分別連接大功率ASE光源、PLC光親合器、光環(huán)行器、光纖光柵、衍射體光柵、探測(cè)器、讀出電路模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、AD轉(zhuǎn)換電路模塊和DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊的輸入端。
[0006]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述通道模塊設(shè)有四組。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述千兆以太網(wǎng)接口的輸出端還連接有FFT分析模塊。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述探測(cè)器為密集線陣列CXD探測(cè)器或CMOS探測(cè)器。
[0009]作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述AD轉(zhuǎn)換電路模塊中AD芯片的型號(hào)為AD7621，F(xiàn)PGA高速并行處理模塊的型號(hào)為EP2C70F484，DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊中數(shù)字算法處理芯片的型號(hào)為TMS320C6713。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)清晰，可擴(kuò)展性強(qiáng)，利于平滑升級(jí)，可以為兩通道、三通道或八通道等，能達(dá)到真正意義上同步采集分析，滿足航空航天、高速公路監(jiān)測(cè)等需求，能夠容易做到高速測(cè)量，滿足航空航天、高速公路監(jiān)測(cè)等需求，具備實(shí)時(shí)FFT分析，便于實(shí)際應(yīng)用集成分析。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1_衍射體光柵；2_探測(cè)器；3_讀出電路模塊；4_信號(hào)調(diào)理模塊；5_AD轉(zhuǎn)換電路模塊；6-FPGA高速并行處理模塊；7-DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊；8_千兆以太網(wǎng)接口 ；9-大功率ASE光源；10-PLC光耦合器；11-光環(huán)行器；15-光纖光柵；16_電源。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0014]請(qǐng)參閱圖1，一種高速同步光纖光柵分析儀，包括通道功能單元和控制單元，所述通道功能單元包括四組并行同步的通道模塊，所述通道模塊包括大功率ASE光源9、PLC光耦合器10、光環(huán)行器11、光纖光柵15、四組衍射體光柵1、四組探測(cè)器2、四組讀出電路模塊3、四組信號(hào)調(diào)理模塊4和四組AD轉(zhuǎn)換電路模塊5，所述控制單元包括FPGA高速并行處理模塊6、DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊7、千兆以太網(wǎng)接口 8和電源16，所述衍射體光柵I的輸入端連接光環(huán)行器11的輸入端，衍射體光柵I的輸出端依次通過探測(cè)器2、讀出電路模塊3、信號(hào)調(diào)理模塊4和AD轉(zhuǎn)換電路模塊5連接FPGA高速并行處理模塊6的輸入端，所述大功率ASE光源9的輸出端依次通過PLC光耦合器10和光環(huán)行器11連接光纖光柵15，所述FPGA高速并行處理模塊6的輸入端還分別連接DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊7的輸出端、千兆以太網(wǎng)接口 8的輸出端和電源16的輸出端，F(xiàn)PGA高速并行處理模塊6的輸出端還分別連接讀出電路模塊3的輸入端、DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊7的輸入端和千兆以太網(wǎng)接口 8的輸入端，所述千兆以太網(wǎng)接口 8的輸出端還連接FFT分析模塊17，所述電源16的輸出端還分別連接大功率ASE光源9、PLC光親合器10、光環(huán)行器11、光纖光柵15、衍射體光柵1、探測(cè)器2、讀出電路模塊3、信號(hào)調(diào)理模塊4、AD轉(zhuǎn)換電路模塊5和DSP數(shù)字信號(hào)處理模塊7的輸入端。
[0015]所述衍射體光柵I為透射型衍射二維光柵；所述探測(cè)器2為密集線陣列CCD探測(cè)器或CMOS探測(cè)器，遠(yuǎn)紅外波段線性度好，此波段響應(yīng)度好、敏感，256像素和512像素皆可，探測(cè)器2的曝光時(shí)間快達(dá)微秒級(jí)別，且曝光時(shí)間可以調(diào)整；所述讀出電路模塊3可以5MHz的頻率高速串行讀出數(shù)據(jù)，方便FPGA高速并行處理模塊6進(jìn)行時(shí)序控制，讀出的數(shù)據(jù)為數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)；所述信號(hào)調(diào)理模塊4對(duì)讀出電路模塊3讀出的重要的光譜模擬信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、濾波和放大等信號(hào)處理；所述AD轉(zhuǎn)換電路模塊5中AD芯片的型號(hào)為AD7621，此AD芯片的信噪比好，采用16位分辨率，差分信號(hào)輸入，噪聲小，最高采樣時(shí)鐘的頻率為6MHz，采樣速率為3MBSP，具體應(yīng)用中，采用串行接口，模擬輸入范圍設(shè)定為±2.5V，時(shí)鐘及轉(zhuǎn)換信號(hào)由FPGA高速并行處理模塊6同步控制四個(gè)AD芯片，實(shí)現(xiàn)同步采樣同步測(cè)量，同時(shí)諧調(diào)時(shí)序控制四個(gè)并行的探測(cè)器2，