实现整个系统的同步测量；所述FPGA高速并行处理模块6的型号为EP2C70F484，性能高，有足够的内部RAM,能够满足四通道一次测量光谱数据的缓冲，并且采用乒乓数据缓存操作模式，FPGA高速并行处理模块6同时同步采用同一时钟对四个代表四通道的AD转换电路模块5和探测器2进行时序控制，晶振为50MHz，速度快，时钟频率可达600MHz以上，数据处理能力强大；所述DSP数字信号处理模块7中数字算法处理芯片的型号为TMS320C6713，采用高斯算法，主频高，浮点处理能力强，内部集成专门用于算法处理的乘法器，是实时实现复杂的数字信号算法处理的高端处理器芯片；所述FFT分析模块17是针对FPGA高速并行处理模块6需要的频域进行实时分析，实时分析光谱数据；所述大功率ASE光源9采用国内标准的C波段ASE光源，输出功率大，达17dBm，平坦度优于1.5dB，满足四通道的测量光功率预算；所述PLC光耦合器10采用标准的1*4耦合器，C+L波段，四路光耦合比较均匀；所述光环行器11采用C+L波段三端口光环形器，隔离度>50dB，损耗〈0.2dB ;所述电源16设有各种各样基准电压和供电电压，分别为1.2V、
1.5V、3.3V、4.096V、5V等，其中基准电压1.2V和4.096V要求稳定，精度在0.1%以内，噪声在1uvp以内。
[0016]所述高速同步光纤光栅分析仪在实施时，首先准备好大功率ASE光源9、光环形器
I1、PLC光耦合器10和光纤光栅15，并按照图1所示连接方式进行连接，准备并调试好电源16，调试所需的各种电压，并确保各种电压的稳定性和功耗满足条件，将四组通道模块分别调试好，四组由衍射体光栅1、探测器2、读出电路模块3、信号调理模块4和AD转换电路模块5组成的并行四通道模块按照功能、性能调试好，再连接在控制单元上，实现高速同步控制四组通道模块，FPGA高速并行处理模块6将四通道大量数据缓冲起来，给DSP数字信号处理模块7 —个中断信号，DSP数字信号处理模块7接收到来自FPGA高速并行处理模块6的中断请求，便开启读取数据，由数据总线和FPGA高速并行处理模块6通信，快速读取四个通道缓冲在FPGA高速并行处理模块6内部RAM里的实时光谱数据，DSP数字信号处理模块7读取完毕，开始高斯算法处理，将处理后的结果经由千兆以太网接口 8发送到上位机上，FFT分析模块17进行快速傅立叶变化分析，实时给出应用结果，比如高速公路超载车辆超重情况、航空航天飞行器机翼结构振动情况。FFT分析模块17也可以通过协议请求DSP数字信号处理模块7上传原始光谱数据，此时数据量巨大，千兆以太网接口 8能充分发挥大数据流量的优势，通过上述调试实施，能够满足高速又同步的各种环节，探测、信号调理、AD转换、数据处理和通信接口都能满足大数据量的同步传输和分析。
[0017]本发明结构清晰，可扩展性强，利于平滑升级，可以为两通道、三通道或八通道等，能达到真正意义上同步采集分析，满足航空航天、高速公路监测等需求，能够容易做到高速测量，满足航空航天、高速公路监测等需求，具备实时FFT分析，便于实际应用集成分析。
[0018]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种高速同步光纤光栅分析仪，包括通道功能单元和控制单元，其特征在于，所述通道功能单元包括多组并行同步的通道模块，所述通道模块包括大功率ASE光源(9)、PLC光耦合器(10)、光环行器(11)、光纤光栅(15)、多组衍射体光栅(1)、多组探测器(2)、多组读出电路模块(3)、多组信号调理模块(4)和多组AD转换电路模块(5)，所述控制单元包括FPGA高速并行处理模块(6)、DSP数字信号处理模块(7)、千兆以太网接口(8)和电源(16)，所述衍射体光栅(I)的输入端连接光环行器(11)的输入端，衍射体光栅(I)的输出端依次通过探测器(2)、读出电路模块(3)、信号调理模块(4)和AD转换电路模块(5)连接FPGA高速并行处理模块(6)的输入端，所述大功率ASE光源(9)的输出端依次通过PLC光耦合器(10)和光环行器(11)连接光纤光栅(15)，所述FPGA高速并行处理模块(6)的输入端还分别连接DSP数字信号处理模块(7)的输出端、千兆以太网接口(8)的输出端和电源(16)的输出端，FPGA高速并行处理模块(6)的输出端还分别连接读出电路模块(3)的输入端、DSP数字信号处理模块(7)的输入端和千兆以太网接口(8)的输入端，所述电源(16)的输出端还分别连接大功率ASE光源(9)、PLC光親合器(10)、光环行器(11)、光纤光栅(15)、衍射体光栅(I)、探测器(2)、读出电路模块(3)、信号调理模块(4)、AD转换电路模块(5)和DSP数字信号处理模块(7)的输入端。
2.根据权利要求1所述的高速同步光纤光栅分析仪，其特征在于，所述通道模块设有四组。
3.根据权利要求1所述的高速同步光纤光栅分析仪，其特征在于，所述千兆以太网接口(8)的输出端还连接有FFT分析模块(17)。
4.根据权利要求1所述的高速同步光纤光栅分析仪，其特征在于，所述探测器(2)为密集线阵列CXD探测器或CMOS探测器。
5.根据权利要求1所述的高速同步光纤光栅分析仪，其特征在于，所述AD转换电路模块(5)中AD芯片的型号为AD7621，FPGA高速并行处理模块(6)的型号为EP2C70F484，DSP数字信号处理模块(7)中数字算法处理芯片的型号为TMS320C6713。
【专利摘要】本发明公开了一种高速同步光纤光栅分析仪，包括通道功能单元和控制单元，通道功能单元包括多组并行同步的通道模块，通道模块包括大功率ASE光源、PLC光耦合器、光环行器、光纤光栅、多组衍射体光栅、多组探测器、多组读出电路模块、多组信号调理模块和多组AD转换电路模块，控制单元包括FPGA高速并行处理模块、DSP数字信号处理模块、千兆以太网接口和电源。本发明结构清晰，可扩展性强，利于平滑升级，可以为两通道、三通道或八通道等，能达到真正意义上同步采集分析，满足航空航天、高速公路监测等需求，能够容易做到高速测量，满足航空航天、高速公路监测等需求，具备实时FFT分析，便于实际应用集成分析。
【IPC分类】G01D5-38
【公开号】CN104655162
【申请号】CN201510102533
【发明人】何海
【申请人】合肥睿泰光子科技有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年3月10日