本文選題：光纖光柵傳感 + SoC�。� 參考：《中北大學》2017年碩士論文

【摘要】：以物聯(lián)網(wǎng)和云計算為代表的信息化時代正處于高速發(fā)展時期,傳感器作為接收外界信息的裝置,作用尤為重要。光纖布拉格光柵(FBG)作為一種新型傳感技術(shù),在石油勘探,橋梁、隧道、建筑等結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測以及航空發(fā)動機、大型機械的設(shè)備結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用。由于傳感器采集得到的被測物理量對應(yīng)為反射譜中心波長的移位量,所以如何能夠在實際工程中快速準確的尋找到峰值點,是監(jiān)測的關(guān)鍵,也是光纖光柵傳感系統(tǒng)中的核心問題。為此,本文在高速高精度尋找峰值點的問題上做出了相應(yīng)的算法改進,主要針對尋峰算法和系統(tǒng)開發(fā)平臺進行了詳細研究和設(shè)計。在FBG數(shù)據(jù)采集過程中,光纖光柵波長信號會存在較大噪聲的干擾,造成了峰值點附近出現(xiàn)波動現(xiàn)象,導致了反射光譜的不對稱。針對光纖光柵反射譜不對稱所導致的尋峰算法誤差問題,提出了一種基于FPGA狀態(tài)機的非對稱高斯擬合尋峰算法。算法通過狀態(tài)機之間的相互轉(zhuǎn)換完成對數(shù)據(jù)的篩選處理,然后引入非對稱高斯模型,給出峰值補償修正公式。通過MATLAB仿真實驗,分析對比了以下5種尋峰算法:直接比較尋峰算法,高斯擬合尋峰算法,自適應(yīng)半峰檢測尋峰算法,基于Steger圖像尋峰算法和本文所提出的算法分別在恒溫下的尋峰平均誤差值,以及在改變溫度,噪聲等情況下的平均誤差值。實驗結(jié)果表明,該算法在各條件下的檢測精度均能控制在0.5 pm以內(nèi),且速度和穩(wěn)定性與上述算法相比都具有顯著優(yōu)勢。本文設(shè)計的解調(diào)系統(tǒng)最終在基于SoC FPGA的平臺上進行移植調(diào)試與實現(xiàn)。在QuartusⅡ軟件集成的SoC設(shè)計工具Qsys中搭建完成所需硬件模塊的添加與相關(guān)參數(shù)的配置。在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)套件SoC EDS中將改進后的尋峰算法在C++編程語言的基礎(chǔ)上進行編程實現(xiàn),得出該解調(diào)系統(tǒng)能夠完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理以及尋峰任務(wù),系統(tǒng)運行穩(wěn)定,在Labview上位機中結(jié)果顯示較好,驗證了本文提出的基于SoC FPGA波長解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計是可行的。
[Abstract]:This paper presents a new algorithm based on FPGA .

【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【參考文獻】

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本文編號：1875057