基于FPGA的分布式拉曼光纤传感系统  被引量:5

Distributed Raman Optical Fiber Sensing System Based on FPGA

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作  者:刘恒 喻俊松 万生鹏[1,2] 董德壮 熊新中 尹玺[1] 肖登 Liu Heng;Yu Junsong;Wan Shengpeng;Dong Dezhuang;Xiong Xinzhong;Yin Xi;Xiao Deng(Jiangxi Engineering Laboratory for Optoelectronics Testing Technology,Nanchang Hangkong University,Nanchang,Jiangxi 330063,China;National Engineering Laboratory for Nondestructive Testing and Optoelectric Sensing Technology and Application,Nanchang Hangkong University,Nanchang,Jiangxi 330063,China)

机构地区:[1]南昌航空大学江西省光电检测技术工程实验室,江西南昌330063 [2]南昌航空大学无损检测与光电传感技术及应用国家地方联合工程实验室,江西南昌330063

出  处:《激光与光电子学进展》2021年第5期133-142,共10页Laser & Optoelectronics Progress

基  金:国家自然科学基金(61465009);江西省主要学科学术和技术带头人资助计划(20172BCB22012);江西省自然科学基金重点项目(20202ACBL202002)。

摘  要:提出了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的分布式拉曼光纤传感系统,实现了信号的采集、传输、处理。为了提高系统的信噪比(SNR),提出了基于FPGA的累加迭代平均滤波算法和非线性小波变换阈值去噪法。首先对放大之后的斯托克斯光和反斯托克斯光信号进行累加迭代,然后再平均,经过8000次累加迭代平均之后,系统信噪比提高了36.748 dB。之后解调出温度,对温度信息再进行非线性小波变换阈值去噪,最后经过加温实验验证,系统的测温精度为±1.5℃左右。A distributed Raman optic fiber sensing system based on field programmable gate array(FPGA) is proposed,which realizes signal acquisition,transmission,and processing. A cumulative iterative average filtering algorithm based on FPGA and a nonlinear wavelet transform threshold denoizing method are proposed to improve the signal-to-noise ratio(SNR)of the system. First,the amplified Stokes and anti-Stokes signals are accumulated iteratively and then averaged. After averaging of 8000 cumulative iterations,the SNR of the system is improved by 36. 748 dB. Then the temperature is demodulated,and the temperature information is denoized by nonlinear wavelet transform threshold. Finally,the accuracy of the proposed system’s temperature measurement is ±1. 5℃ from the heating experiment.

关 键 词:光纤光学 拉曼 现场可编程门阵列 累加迭代平均 非线性小波变换阈值去噪 

分 类 号:TP312[自动化与计算机技术—计算机软件与理论] O436.2[自动化与计算机技术—计算机科学与技术]

 

参考文献:

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引证文献:

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