1．目的及意义

光纤传感器由于其灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的优势，使得它能够完成现有测量技术难以完成的测量任务。特别是在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环境里，光纤传感器都显示出了独特的能力。已经被广泛用于军事、国防、航天航空、工矿企业、能源环保等领域有着广阔的市场。随着其应用领域的不断拓展和使用规模的不断增加，光纤传感网络逐渐向大容量、长距离、高精度和集约化的趋势发展。

目前国内外对于利用光纤传感网络来测量温度和应变等静态物理量的技术已经研究的基本成熟。但对于测振动等动态变量的测量研究成果还不够明显，尤其是如何对动态变量实现长距离、快速测量，一直是光纤传感技术研究面临的重大挑战，逐渐成为新的研究热点。

我们研究的基于弱光栅光纤阵列的分布式振动探测系统是基于光干涉（主要是瑞利散射光干涉、sagnac干涉、Macho-Zehnder干涉等）效应的传感，用来测量振动等动态物理量。通过匹配干涉仪检测相邻弱光纤光栅的干涉信号，可以得到振动信号的频率。相位和位置相关信息，从而实现高灵敏度分布式测量。

由于光纤光栅传感器的关键技术是解调干涉信号，进而从干涉信号相位发生的变化提取出实测量的改变，得到有用信息。本系统中使用3×3相位解调方法对信号进行解调可以有效的降低系统的相位噪声，具有测量范围大，便于判断方向，灵敏度高，易于全纤化的优点。但该算法需有三路待测信号数据，所以系统将使用三路探测器进行多次数据采集，导致产生很大的数据量。传统的做法将采集的数据传输到PC机中，利用上位机程序进行数据处理，这使得我们无法快速获得处理后的直观可用的数据，满足不了实际中对数据实时性的要求，这就需要一个具有高速数据处理能力的器件来完成这项功能。而FPGA作为一种现场可编程门阵列，它的时钟频率高，内部时延小，全部控制逻辑由硬件完成，速度快效率高，适于大数据量的高速传输控制；组成形式灵活，可以集成外围控制，译码和接口电路。将FPGA引入到解调系统中，在FPGA上实现3×3耦合器算法，实现FPGA与PC的交互，将处理好的数据传输到PC上并显示出来，大大降低了数据处理的时间。这不仅很好解决了数据的实时性问题，更是大大提高解调系统的性能和功能，降低光纤传感器的应用成本，有助于促进光纤传感器的大规模使用。{title}

2. 研究的基本内容与方案

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基本内容：

1.了解光纤光栅传感器的性能指标和工作原理；

2.了解光纤解调系统的各个模块；

3.学习Xilinx 公司的FPGA开发板的资料；

4.学习基于Verilog语言的信号采集处理及串口通信软件程序设计；

5.进行对所设计程序的模拟仿真；