【摘 要】
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数据采集技术在工业智能化进程中扮演着举足轻重的角色,在众多大型工业生产控制中,要求数据采集系统能够精确、快速地获取外界信息并实时做出分析和判断。针对光纤传感信号的
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数据采集技术在工业智能化进程中扮演着举足轻重的角色,在众多大型工业生产控制中,要求数据采集系统能够精确、快速地获取外界信息并实时做出分析和判断。针对光纤传感信号的高速采集、实时处理和精确显示等问题,本文设计了一款以FPGA为控制核心的数据采集系统,在科学研究和工程应用中具有重要的意义。本文设计的数据采集系统以ADC+FPGA+USB为框架,基于FPGA的模块化设计思想,通过时钟管理模块,依次完成了对光纤布拉格光栅(FBG)反射信号的采集、存储、数字滤波处理和传输。首先,设计了前端信号调理电路和A/D转换电路,完成对微弱的FBG反射信号的采集;设计的乒乓存储结构对采集数据进行分流处理,提高了系统的稳定性;采用Verilog硬件描述语言在Quartus Ⅱ编译环境中实现了线性累加平均算法,完成了对采集信号的滤波去噪,大大改善了信噪比(SNR),系统的实时性也得到保证;最后,在LabVIEW软件中结合VISA库函数完成了上位机与FPGA之间的USB串口通讯并设计了良好的人机界面完成对采集信号的波形显示和存储。完成对硬件子系统和软件子系统联调测试后,以光纤布拉格光栅测温为例,将系统采集的信号解调后与光谱仪测量的数据进行比对,结果显示中心波长的平均误差为0.006nm,温度的平均误差为0.44℃,验证了系统的可行性和正确性。
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