摘要: 与电学手段的声学信号传感技术相比，光纤声学传感系统具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰及可探测多种物理参量等优点。光纤声学传感系统被广泛应用于油气管道入侵监测、高压输电线健康监测、铁路工程及水下攻防对抗等领域，并逐渐以成阵、组网为发展趋... 展开 与电学手段的声学信号传感技术相比，光纤声学传感系统具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰及可探测多种物理参量等优点。光纤声学传感系统被广泛应用于油气管道入侵监测、高压输电线健康监测、铁路工程及水下攻防对抗等领域，并逐渐以成阵、组网为发展趋势。随着系统内光纤传感器数量的增加，处理器需负载数据量也不断增大，数据处理速度成为光纤声学信号传感系统大规模阵列复用的制约之一。针对上述问题，作者基于FPGA设计了光纤声学信号实时采集-解调系统，实现了光纤声学信号相位信息的解调。具体研究内容如下: 针对光纤声学信号采集-解调系统，设计了数据采集端的信号调理电路，以实现光电信号的高速采集。同时，开发了ADC芯片数据时钟及帧时钟信号相位的自动校准程序。光纤声学信号采集-解调系统实现了基于BRAM缓存的FIR低通滤波器。该FIR低通滤波器具有负载多个声信号敏感光纤传感单元的能力，可时分复用于多个声信号敏感单元。系统中基于BRAM缓存FIR低通滤波架构的PGC解调算法最多可负载256个声信号敏感单元的光纤声学信号数据解调。利用Xilinx公司的xc7z035SOC芯片，完成了基于FPGA的Fizeau型光纤声学信号采集-解调系统构建并对PGC解调算法进行验证。通过分析150Hz-1000Hz声信号范围内解调数据的功率谱密度，解调数据信噪比高于20dB,实现光纤声学信号相位信息的实时解调，减轻上位机数据处理压力。 收起