基于FPGA的分布式光纤传感振动信号特征分析

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianyemin
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声传感技术在地震监测、结构健康监测、管道泄漏监测、周界安防等领域具有重要的意义。光纤声传感技术是通过检测声音振动所导致的光纤折射率及相位的变化来实现的。分布式光纤传感主要有基于散射型的和基于相位干涉型的两种。散射型的分布式传感主要有基于瑞利散射型的分布式光纤传感、基于布里渊散射的分布式光纤传感、以及基于拉曼散射型的分布式传感;基于相位干涉型的主要有MZI(马赫曾德尔干涉仪)分布式光纤传感及基于Sagnac效应的分布式光纤传感。基于Sagnac的分布式光纤传感是基于等光程差干涉原理,系统采用宽带光源,具有成本低、灵敏度高等特点。本文对基于Sagnac效应的直线型分布式光纤声传感技术进行了研究,并搭建了实验系统,并利用FPGA作为控制单元进行数据采集与传输处理。系统分别就Sagnac直线型分布式传输原理、FPGA及其控制芯片进行了设计及验证,并对基于3×3耦合器的无源零差解调技术进行了研究。验证结果表明当外界声音频率在0-5kHz范围内,能够较好的提取出声音信号,并能够根据频率判断声音的音色和响度。同时,通过FPGA进行数据传输处理验证了在数据处理速度、系统稳定性上都有很大的优势。采用此系统不仅可以进行振动信号检测,还可以通过解调原理对多点的声源进行还原,得到发出每一处声音的具体音调、音色、响度等分量,并通过信号处理去除干扰信号,准确判断事件的发生。
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