基于FPGA的光纤声波传感实验装置  

FPGA-based Fiber-optic Acoustic Sensing Experimental Device

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作  者:陈珂 张广寅 宫振峰 陶鹏程 梅亮 王晓娜[2] 韩秀友 CHEN Ke;ZHANG Guangyin;GONG Zhenfeng;TAO Pengcheng;MEI Liang;WANG Xiaona;HAN Xiuyou(School of Optoelectronic and Instrumentation Science,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;School of Physics,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China)

机构地区:[1]大连理工大学光电工程与仪器科学学院,大连116024 [2]大连理工大学物理学院,大连116024

出  处:《实验科学与技术》2024年第5期129-134,共6页Experiment Science and Technology

基  金:大连理工大学教学改革基金项目(YB2022016);大连理工大学教育教学改革基金重点项目(ZD2021006);辽宁省普通高等教育本科教学改革项目(20221014173);教育部产学合作协同育人项目(202102153045);光电教指分委2020年“一流课程与一流专业建设”教育教学研究项目(2020SYL9);国家自然科学基金(62275040,61905034)。

摘  要:设计了一种基于光谱解调的光纤法布里-珀罗(F-P)声波传感实验装置,该装置主要由超辐射发光二极管(SLED)光源、高速光谱模块和现场可编程门阵列(FPGA)信号处理电路组成。单模光纤端面和声波敏感膜片之间的空气间隙构成光纤F-P腔,将声波信号转换为F-P腔长的变化量,利用FPGA对F-P干涉光谱信号进行高速采集,并对F-P腔长进行实时解调,实现对声波信号的高灵敏度探测。该实验教学装置涉及光纤传感、光学干涉、光电探测、FPGA和数字信号处理等诸多内容,适合于光电类高年级本科生的专业教学实验。An optical fiber Fabry-Perot(F-P)acoustic sensing experimental device based on spectral demodulation is designed.The device is mainly composed of a superluminescent light-emitting diode(SLED)light source,a high-speed spectrum module and a field programmable gate array(FPGA)based signal processing circuit.The air gap between the end face of the single-mode fiber and the sensitive diaphragm constitutes the F-P cavity,which converts the acoustic signal into the variation of the cavity length.The interference spectrum signal is collected at a high speed by FPGA,which demodulates the cavity length in real time.As a result,the high-sensitivity detection of acoustic signals is realized.The experimental teaching device involves many contents such as optical fiber sensing,optical interference,photoelectric detection,FPGA,and digital signal processing,and is suitable for professional teaching experiments of optoelectronic senior undergraduates.

关 键 词:现场可编程门阵列 光纤声波传感 法布里-珀罗干涉仪 光谱解调 实验教学 

分 类 号:TP212.2[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TH74[自动化与计算机技术—控制科学与工程]

 

参考文献:

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