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-基于FPGA的漫衍式光纤检测编造计划

发布时间:2022-01-23 01:56:02
来源:bob综合体育下载

  举动传输介质,以光波举动载波来竣工音信传输,从而抵达通讯主意的一种新通讯工夫。与古代的电气通讯比拟,传感工夫拥有精度和乖巧度高、抗电磁作对、寿命长、耐腐化、本钱低、光纤传输损耗极低,传输间隔远等优秀甜头。

  固然光纤通讯拥有以上优秀的甜头,但自身存正在的缺陷也阻挠粗心,例如:光纤的质地脆,容易断裂、呆滞强度差,弯曲不行过幼;供电困苦;分道、耦合不轻巧;光纤的堵截和相连必要特定的东西或开发等。城筑施工、洪水侵袭、人工败坏、地壳运动等人工活动或者天灾的败坏,都很容易变成光纤线道的打击。何如有用地保障光纤通讯体例的牢靠性,不停是一个有待处分的工夫困难。本打算正在光纤通讯的根底之上,通过对光纤通讯监测体例的牢靠性举行商量。以FPGA取代古代的 MCU架构实行数据的搜聚和措置,能实行高速的及时数据搜聚,丈量偏差幼,就业牢靠性高。

  目前的光纤丈量中,首倘若要丈量光纤的损耗和断点。首要基于瑞利散射和菲涅尔反射两种光学景象来举行丈量。瑞利散射是光纤质料自身固有的本质,因为光纤内部含有的杂质、纤核增添物等爆发漫反射,个中局限向后散射造成瑞利背向散射,光纤全盘长度上都显示这种景象。而菲涅尔反射它只是爆发正在光纤接触到气氛时或爆发正在诸如呆滞的相连接缝处。以是,光纤损耗的丈量所凭借的首倘若瑞利散射道理;光纤断点的丈量所凭借的首要道理是菲涅尔反射。

  式(1)中,以um为单元,智能运维 pdfA、B是与石英和掺杂质料相闭的常数。

  菲涅尔反射光的信号强度与反射面情形和传输光的功率联系。对待来自光纤上L点处的菲涅尔反射光,正在光纤注入端测得的光功率Pf(L)为:

  以上公式中,L为菲涅尔反射处间隔光注入端的间隔,R为光纤中L处的功率反射系数,P0为注入光纤的峰值功率,为光纤衰减常数。

  如图1所示为体例硬件打算道理图。由脉冲器爆发的电脉冲,驱动光源模块爆发光脉冲,经宗旨耦合器射入待测光纤。射入光纤的光脉冲,因为光纤质料自身固有的本质会爆发瑞利散射光,连同碰到不服整光纤端面会爆发菲涅尔反射光,一同反射回宗旨耦合器、射至光电二极管,转换成电脉冲。转换后的电信号经由放大器和 A/D转换措置后送入数据措置模块,因为此项反射光强度弱幼,故需频频传送、采集并举行放大和均匀措置。OTDR诈骗其激光光源向被测光纤频频发送光脉冲来竣工丈量。

  数据搜聚与措置模块首要包罗主驾驭器FPGA、AD转换器及SRAM存储器;首要实行对及时数据的搜聚与措置。本打算采用FPGA芯片为 EP3C35Q240C8共有240个引脚,分为8个bank,分散于芯片的边缘,不过并非统统的引脚都是可能疏忽应用的,惟有是L/O接口的引脚才是芯片内部可分拨。这些接口用来供给给复位,ADC芯片和SDRAM数据存储和驾驭信号。

  当一个打算实行后,必要把打算下载到FPGA中运转以举行调试及运用。FPGA有多种下载装备形式,本打算首要采用AS形式。

  AS形式是将下载文献先放正在表挂的加载芯片中,每次上电后FPGA会主动从加载芯片中移用加载音信,然后存到FPGA的SRAM中去,对FPGA举行装备。当打算实行,调试无误时,应该用此形式举行FPGA的装备。

  AS下载必要AS装备芯片。本打算采用的存储器为EPCS16,它与FPGA的接口为4个信号:DCLK为串行时钟输入;ASDI为驾驭信号输入;nCS为片选信号;DATA为串行数据输出。AS形式下载电道竣工道理图如图2所示。

  数据收发模块首要效力是发送一个光脉冲信号,经由耦合器耦合后注入待测光纤,由待测光纤反射回来的反射光再送入数据搜聚和措置模块。

  实在竣工历程:开始FPGA爆发一个脉冲信号,经由脉冲放大器放大后,再相连到光电器,转换成特定波长的光脉冲,将光脉冲注入待测光纤,这时会爆发瑞利散射和菲涅尔反射,再由耦合器的输出端送入光电探测器,将光信号转换成电信号,随后送入到运算放大器举行放大后送入数据搜聚与措置模块。图3所示为脉冲放大电道,首要竣工对脉冲信号举行放大措置。

  如图3所示TPS2817为单通道高速MOSFET驱动器,可能供给高达2 A的峰值电流,可达纳秒级的开闭速率,输入回道中包罗了有源上拉电道,采用集电极开道形式驱动MOS管。电源电压最大为30 V,电源电压最幼为2.75 V;当输入的脉冲信号接入输入端口IN,TPS2817相当于一个功率驱动器,可将脉冲信号举行功率放大。

  开始检测体例发射一个光脉冲信号,这个光脉冲正在碰到断点、接头、熔接点此后会反射回来,若是检测体例或许精准地丈量回波时辰,就可能诈骗下面的公式阴谋出间隔L。

  个中,c为光。