基于DSP的光纤法-珀传感器互相关解调系统的设计丁磊，吴亚林**510152025303540（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨150001）摘要：根据光纤F-P传感器互相关解调原理，设计了一种基于该方法的DSP实时解调系统。重点阐述了互相关解调系统的硬件结构。通过设计乒乓缓存以及对DSP数据传输控制，实现了线阵CCD采集的数据与DSP芯片的无缝传输。搭建了实验平台，对解调系统分辨率进行了验证。实验结果表明系统可以完成对线阵CCD信号的采集与处理功能，满足互相关解调方法的要求。并且通过线阵CCD细分算法使系统分辨率达到了亚像素级别。关键词：互相关解调；乒乓缓存；DSP；线阵CCD中图分类号：TN29DesignofCross-CorrelationDemodulationSystemofOpticalFiberF-PSensorBasedonDSPDingLei,WuYalin(Collegeofinformationandcommunicationengineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001)Abstract:TheDSPreal-timedemodulatingsystemisdiscribed,accordingtotheprincipleofcross-correlationdemodulationofopticalfiberF-Psenor.Thepapermainlyexpoundsthehardwarestructureofcross-correlationdemodulationsystem.Bydesigningping-pangRAMandcontrollingthedata,theseamlessdatatransmissionbetweenlinearCCDandDSPchipisachieved.Theexperimentalplatformwassetuptotestsystemresolution.TheexperimentalresultsshowthatthesystemcancollectandprocessthelinearCCDdataandmeetthedesignrequirementsofcross-correlationdemodulationmethod.Inaddition,thesystemresolutioncanreachsubpixellevelthroughthelinearCCDsubdivisionalgorithms.Keywords:cross-correlationdemodulation;ping-pangRAM;DSP;linearCCD0引言随着光纤传感技术的发展，干涉型光纤法-珀(F-P)传感器因其独特的优点成为最早在实际工程应用的传感器之一。光纤F-P传感器结构简单、小巧轻便，在长期稳定性和灵敏度方面具有明显优势，并在位移、温度、振动、压力、声音等诸多物理量的测量方面发挥着重要的作用[1-3]。光纤F-P传感器的解调方法是系统各指标能否实现的关键[4-5]。其中，基于光楔的互相关解调法，因其不需要昂贵的光谱仪且具有解调精度高，可靠性强和成本低等特点，从而具有广阔的应用前景[6-7]。本文在总结前人研究成果的基础上，对干涉型光纤F-P传感器的互相关解调系统进行了研究。设计了一种利用线阵CCD进行信号采集的实时解调系统。1光纤F-P传感器互相关解调原理基于光楔的光纤F-P传感器解调系统，通过光楔将F-P传感器反射后的干涉信号在空间上进行第二次等厚干涉，即利用F-P腔反射和光楔的透射进行互相关运算，来实现系统解调，作者简介：丁磊(1984-)，男，硕士，光学工程通信联系人：吴亚林(1963-)，男，研究员，传感器及传感信息处理.49yalin@163.com-1-如图1所示。解调系统主要由宽带光源、耦合器、连接光纤、F-P传感器、准直透镜、光楔、线阵CCD、信号采集模块和信号处理模块组成。经过互相关调制后的宽带光入射到线阵CCD上，光的强弱在不同像素位置呈现相应分布，在光强最大处的像素位置对应的光楔厚度与45F-P腔腔长相同，外界物理量的变化会引起F-P传感器腔长的变化，系统通过找到线阵CCD光强最大值处像素位置的变化来计算外界物理量的变化值。宽带光源耦合器F-P信号处理信号采集光电转换连接光纤传感器线阵CCD光楔准直透镜图1光纤F-P传感器互相关解调系统Fig.1Cross-CorrelationdemodulatingsystemofopticalfiberF-Psensor5055602互相关解调系统硬件总体设计2.1解调系统总体结构互相关解调系统由信号采集部分和信号处理两个部分组成，如图2所示。系统本着通用性和便于更新的原则，采用了模块化的设计方式，FPGA作为系统的主控芯片，通过VHDL硬件描述语言提供线阵CCD和模数转换器的时序驱动，并为USB传输控制器和DSP芯片提供相应的控制信号。系统中线阵CCD作为光电转换器件，将含有互相关运算后干涉信息的光强信号转换为电信号。模数转换器件按FPGA提供的固定驱动时序，对线阵CCD的输出信号进行相关双采样，滤除复位噪声和直流分量，并把信号变成便于后续处理的并行16位数字信号。FPGA...