一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，结合现场可编程门阵列与处理器对信号进行缓存与处理，满足运算速率的同时降低了系统体积，且检测到的信号精度高。探测装置将水下光强信息转化为电流变化并输出，模数转换器对信号进行采样并将采样信号转化为数字信号，现场可编程门阵列控制模数转换器的采样频率并将数字信号进行缓存，处理器调取缓存数据并将数字化光强信号转化为相应的脉冲强度信号后将数据回传至现场可编程门阵列。显示屏用于测定结果的输出显示。按键模块用于输入控制信号。
【专利说明】
一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统。
【背景技术】
[0002]水下脉冲信号检测系统主要用于声源的载体探测领域。传统的水下脉冲信号检测系统多采用分立元件、集成模拟器件和单片机设计，带来检测速度慢、信号检测不稳定、精度不高的缺点。
[0003]目前主流水下脉冲信号检测系统通常会采用复杂的上位机结合下位机的方式，上位机采用计算机结合操作系统下编程，下位机通常采用数字信号处理器。这种方式可处理较复杂的水声信号，但是存在着体积大，不易在应急环境开展工作的缺点。随着数字信号处理器和现场可编程门阵列的广泛应用及发展，为设计具有更好实时性和更高可靠性的水下脉冲提供了可能。
[0004]在测定水下声信号时，通常采用传统的未经封装的光纤激光水听器进行探测，将未经封装的分布式光纤激光器置于声场中时，在压力作用下，将引起光栅栅距和光纤有效折射率的变化，从而导致分布式光纤激光器波长发生漂移，而对波长信号的解调与传输直接影响到信号检测精度。
【发明内容】
[0005]本实用新型主要解决的技术问题是:提供一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，结合现场可编程门阵列与处理器对信号进行缓存与处理，满足运算速率的同时降低了系统体积，且检测到的信号精度高。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，包括探测装置、模数转换器、现场可编程门阵列、处理器、显示屏和按键模块，结合现场可编程门阵列与处理器对信号进行缓存与处理，满足运算速率的同时降低了系统体积，且检测到的信号精度高。
[0007]探测装置的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与现场可编程门阵列相连，处理器与现场可编程门阵列相连，探测装置将水下光强信息转化为电流变化并输出，模数转换器对信号进行采样并将采样信号转化为数字信号，现场可编程门阵列控制模数转换器的采样频率并将数字信号进行缓存，处理器调取缓存数据并将数字化光强信号转化为相应的脉冲强度信号后将数据回传至现场可编程门阵列。显示屏与现场可编程门阵列相连，显示屏用于测定结果的输出显示。按键模块与现场可编程门阵列相连，按键模块用于输入控制信号。
[0008]所述探测装置由栗浦源、光纤1、光纤耦合器1、光纤π、光电探测器、光纤m、分布式反馈光纤激光水听器、声源端、光纤耦合器π、光纤IV、光纤V、非平衡干涉仪、光纤耦合器In和光纤VI组成。光纤I的输入端与栗浦源相连，光纤I的输出端与光纤親合器I的输入端相连，光纤親合器I的一个输出端与光纤π相连，光纤Π的输出端与光电探测器相连，栗浦源发出激光，光纤I将激光传输至光纤耦合器I，光纤耦合器I用于将一束激光转化为两束激光并将其中一束激光输出至光纤Π，光纤Π将输入端信号输出至光电探测器，光电探测器将光强信号转化为电流信号。光纤耦合器I的另一个输出端与光纤m的输入端相连，光纤m的输出端与分布式反馈光纤激光水听器的输入端相连，光纤耦合器I的另一束激光输出至光纤m，光纤m将信号输出至分布式反馈光纤激光水听器，声源端用于发出声脉冲信号从而对分布式反馈光纤激光水听器内的激光信号进行调制。分布式反馈光纤激光水听器的输出端与光纤親合器Π的输入端相连，光纤親合器Π的两路输出端分别连接光纤IV和光纤V，光纤親合器Π将输入端的一路光束转化为两路光束并分别经光纤IV和光纤V传输。光纤IV和光纤V的输出端与非平衡干涉仪的输入端相连，非平衡干涉仪的输出端与光纤耦合器m相连，非平衡干涉仪将两路信号的波长信息转化为相位信息并输出至光纤耦合器m，光纤親合器m用于将输入端信号親合为一路信号后输出。光纤Vi的输入端与光纤親合器m的输出端相连，光纤VI的输出端与光电探测器相连，光纤VI将输入端信号传输至光电探测器，光电探测器将光强信号转化为电流变化。
[0009]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统所述的光纤IV与光纤V的长短不同，长度差为两路信号的光程差d。
[0010]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统所述的光电探测器的输出端与模数转换器的输入端相连。
[0011]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统所述的分布式反馈光纤激光水听器为封装型曲伸式分布式反馈光纤激光水听器。
[0012]本实用新型一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统的有益效果为:
[0013]a.信号运算速度快；
[0014]b.信号检测稳定性好，检测结果可靠性好。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统的系统框图。
[0016]图2为本实用新型一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统的探测装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0017]在图1、2中，本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，包括探测装置、模数转换器、现场可编程门阵列、处理器、显示屏和按键模块，结合现场可编程门阵列与处理器对信号进行缓存与处理，满足运算速率的同时降低了系统体积，且检测到的信号精度高。
[0018]探测装置的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与现场可编程门阵列相连，处理器与现场可编程门阵列相连，探测装置将水下光强信息转化为电流变化并输出，模数转换器对信号进行采样并将采样信号转化为数字信号，现场可编程门阵列控制模数转换器的采样频率并将数字信号进行缓存，处理器调取缓存数据并将数字化光强信号转化为相应的脉冲强度信号后将数据回传至现场可编程门阵列。显示屏与现场可编程门阵列相连，显示屏用于测定结果的输出显示。按键模块与现场可编程门阵列相连，按键模块用于输入控制信号。
[0019]所述探测装置由栗浦源、光纤1、光纤耦合器1、光纤π、光电探测器、光纤m、分布式反馈光纤激光水听器、声源端、光纤耦合器π、光纤IV、光纤V、非平衡干涉仪、光纤耦合器m和光纤VI组成。光纤I的输入端与栗浦源相连，光纤I的输出端与光纤親合器I的输入端相连，光纤親合器I的一个输出端与光纤π相连，光纤π的输出端与光电探测器相连，栗浦源发出激光，光纤I将激光传输至光纤耦合器I，光纤耦合器I用于将一束激光转化为两束激光并将其中一束激光输出至光纤π，光纤π将输入端信号输出至光电探测器，光电探测器将光强信号转化为电流信号。光纤耦合器I的另一个输出端与光纤m的输入端相连，光纤m的输出端与分布式反馈光纤激光水听器的输入端相连，光纤耦合器I的另一束激光输出至光纤m，光纤m将信号输出至分布式反馈光纤激光水听器，声源端用于发出声脉冲信号从而对分布式反馈光纤激光水听器内的激光信号进行调制。分布式反馈光纤激光水听器的输出端与光纤親合器Π的输入端相连，光纤親合器Π的两路输出端分别连接光纤IV和光纤V，光纤親合器Π将输入端的一路光束转化为两路光束并分别经光纤IV和光纤V传输。光纤IV和光纤V的输出端与非平衡干涉仪的输入端相连，非平衡干涉仪的输出端与光纤耦合器m相连，非平衡干涉仪将两路信号的波长信息转化为相位信息并输出至光纤耦合器m，光纤親合器m用于将输入端信号親合为一路信号后输出。分布式反馈光纤激光水听器为封装型曲伸式分布式反馈光纤激光水听器，一路光信号经光纤m传输至分布式反馈光纤激光水听器，分布式反馈光纤激光水听器的承压曲伸构件受到声压作用后将声压转换为拉伸作用并使分布式反馈光纤激光水听器发生弹性形变，从而使出射的窄线宽激光波长发生漂移而受到调制，随后该受到调制的光信号进入光纤耦合器π分成两束，分别进入光纤IV与光纤V。光纤IV与光纤V的长短不同，长度差为两路信号的光程差d，光纤IV与光纤V的光程差为nd，其中η为光纤有效折射率，d为非平衡路径长度，通过非平衡干涉仪将波长漂移信息转换为相位差信息，之后两束光经光纤耦合器m被合为一束，产生干涉，相位差信息即转化为光强信息。
[0020]光纤VI的输入端与光纤親合器In的输出端相连，光纤VI的输出端与光电探测器相连，光纤VI将输入端信号传输至光电探测器，光电探测器将光强信号转化为电流变化。光电探测器的输出端与模数转换器的输入端相连，探测装置内的光电探测器探测两路光强信号，其中一路为经过光纤π未经调制的光强信号，另一路为经过光纤m传输的调制后光强信号，光电探测器将两路光强产生的电信号输出并最终经处理器处理，处理器根据两路光强信号的差别进行对比得出调制压力的大小。而调制压力信号由声源端发出，处理器输出的处理结果即为声压大小。
[0021]当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，包括探测装置、模数转换器、现场可编程门阵列、处理器、显示屏和按键模块，其特征在于:探测装置的输出端与模数转换器的输入端相连，模数转换器的输出端与现场可编程门阵列相连，处理器与现场可编程门阵列相连，探测装置将水下光强信息转化为电流变化并输出，模数转换器对信号进行采样并将采样信号转化为数字信号，现场可编程门阵列控制模数转换器的采样频率并将数字信号进行缓存，处理器调取缓存数据并将数字化光强信号转化为相应的脉冲强度信号后将数据回传至现场可编程门阵列；显示屏与现场可编程门阵列相连，显示屏用于测定结果的输出显示;按键模块与现场可编程门阵列相连，按键模块用于输入控制信号； 所述探测装置由栗浦源、光纤1、光纤耦合器1、光纤Π、光电探测器、光纤m、分布式反馈光纤激光水听器、声源端、光纤耦合器π、光纤IV、光纤V、非平衡干涉仪、光纤耦合器m和光纤VI组成；光纤I的输入端与栗浦源相连，光纤I的输出端与光纤親合器I的输入端相连，光纤耦合器I的一个输出端与光纤Π相连，光纤Π的输出端与光电探测器相连，栗浦源发出激光，光纤I将激光传输至光纤耦合器I，光纤耦合器I用于将一束激光转化为两束激光并将其中一束激光输出至光纤Π，光纤Π将输入端信号输出至光电探测器，光电探测器将光强信号转化为电流信号;光纤耦合器I的另一个输出端与光纤m的输入端相连，光纤m的输出端与分布式反馈光纤激光水听器的输入端相连，光纤耦合器I的另一束激光输出至光纤m，光纤m将信号输出至分布式反馈光纤激光水听器，声源端用于发出声脉冲信号从而对分布式反馈光纤激光水听器内的激光信号进行调制;分布式反馈光纤激光水听器的输出端与光纤親合器Π的输入端相连，光纤親合器Π的两路输出端分别连接光纤IV和光纤V，光纤耦合器Π将输入端的一路光束转化为两路光束并分别经光纤IV和光纤V传输;光纤IV和光纤V的输出端与非平衡干涉仪的输入端相连，非平衡干涉仪的输出端与光纤耦合器m相连，非平衡干涉仪将两路信号的波长信息转化为相位信息并输出至光纤耦合器m，光纤親合器m用于将输入端信号親合为一路信号后输出；光纤VI的输入端与光纤親合器In的输出端相连，光纤VI的输出端与光电探测器相连，光纤VI将输入端信号传输至光电探测器，光电探测器将光强信号转化为电流变化。2.根据权利要求1所述的一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，其特征在于:所述光纤IV与光纤V的长短不同，长度差为两路信号的光程差d。3.根据权利要求1所述的一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，其特征在于:所述光电探测器的输出端与模数转换器的输入端相连。4.根据权利要求1所述的一种基于现场可编程门阵列的水下脉冲信号检测系统，其特征在于:所述分布式反馈光纤激光水听器为封装型曲伸式分布式反馈光纤激光水听器。
【文档编号】G01H9/00GK205483249SQ201620229476
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】赵石磊, 申作林, 刘鑫
【申请人】哈尔滨理工大学