一种基于FPGA的分布式光纤传感器的制作方法

一种基于fpga的分布式光纤传感器
技术领域
1.本实用新型分布式光纤传感器，具体涉及一种基于fpga的分布式光纤传感器。


背景技术：

2.分布式光纤传感器传统硬件设计采用fpga、单片机和工控机三者相互通信来实现。fpga负责信号的采集处理；单片机提供外围接口并与fpga和工控机通信，但单片机数据处理速度慢，抗干扰能力弱；工控机实现人机交互，但成本高，功耗大；需要fpga和单片机两种程序烧录，生产成本高；板子种类多，连线复杂，接口容易松动，使用中经常出现各种问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术中fpga、单片机和工控机三者之间存在的成本高、功耗大、连线复杂、接口容易松动等问题，提供一种基于fpga的分布式光纤传感器。本实用新型采用fpga纯硬件计算控制，速度快，稳定性强，功耗低；把所有功能和外围接口都集成到一块pcb板上，器件种类少，避免导线传输对信号性能的影响，成本低，生产安装方便，由于结构简单，体积小，应用场合广，可以满足客户小型化需求。
4.本实用新型采用的技术方案是：
5.一种基于fpga的分布式光纤传感器，由现场可编程门阵列fpga、激光器、传感光纤、apd放大电路、adc电路、显示屏、上位机组成，其特征在于：fpga设有网口、rs485接口、显示屏接口，fpga分别与激光器、apd放大电路、adc电路相连，fpga通过网口与上位机通信，fpga通过显示屏接口与显示屏相连；传感光纤分别与激光器和apd放大电路相连，apd放大电路与adc电路相连，且apd放大电路、adc电路均集成在fpga的pcb板上。
6.fpga的网口用来连接上位机通信；rs485接口用来实现与客户主机通信；fpga控制激光器，只有在采样状态下才发光，实现高的峰值功率，低平均功率，可延长激光器寿命。激光器具有恒温功能，稳定性高；apd放大电路采用低电流和宽电压的高性能雪崩光电二极管apd，稳定性高，寿命长。apd放大电路输出信号需要经过放大后传输到adc电路。adc电路把模拟信号转换为数字信号后再传输到fpga。通过显示屏显示实时的温度信息和报警信息。
7.本实用新型的有益效果是：
8.本实用新型采用fpga纯硬件计算控制，速度快，稳定性强，功耗低；把所有功能和外围接口都集成到一块pcb板上，器件种类少，避免导线传输对信号性能的影响，成本低，生产安装方便，由于结构简单，体积小，应用场合广，可以满足客户小型化需求。
附图说明
9.图1为本实用新型的应用示意图。
10.图2为本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
11.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。
12.如图1所示，本实用新型一种基于fpga的分布式光纤传感器，由现场可编程门阵列fpga、激光器、传感光纤、apd放大电路、adc电路、显示屏、上位机组成，其特征在于：fpga设有网口、rs485接口、显示屏接口，fpga分别与激光器、apd放大电路、adc电路相连，fpga通过网口与上位机通信，fpga通过显示屏接口与显示屏相连；传感光纤分别与激光器和apd放大电路相连，apd放大电路与adc电路相连，且apd放大电路、adc电路均集成在fpga的pcb板上。apd放大电路、adc电路均为现有电路。
13.fpga的网口用来连接上位机通信；rs485接口用来实现与客户主机通信；fpga控制激光器，只有在采样状态下才发光，实现高的峰值功率，低平均功率，可延长激光器寿命。激光器具有恒温功能，稳定性高；apd放大电路采用低电流和宽电压的高性能雪崩光电二极管apd，稳定性高，寿命长。apd放大电路输出信号需要经过放大后传输到adc电路。adc电路把模拟信号转换为数字信号后再传输到fpga。通过显示屏显示实时的温度信息和报警信息。
14.如图1、图2所示，传感光纤通过光纤接头与激光器连接，系统上电后fpga发送脉冲信号，启动半导体激光器产生大电流的激光脉冲，激光脉冲被耦合进带有双向耦合器后，然后再进入传感光纤，再进入耦合器，一路为激光脉冲沿传感光纤向前传播的通道，这个通道的背向散射光进入apd放大电路进行光电转换后再由放大器进行信号放大，然后经过高速双通道adc电路转换后经fpga进行数据计算得到温度的空间分布并以图形形式显示出来。fpga会根据采集到的数据来判定是否异常，如果数据达到或者超过报警值就启动报警，实现预警的功能。数据信息和报警信息通过外接显示屏实时显示，并可以通过网口与上位机连接实现人机交互。


技术特征：
1.一种基于fpga的分布式光纤传感器，由现场可编程门阵列fpga、激光器、传感光纤、apd放大电路、adc电路、显示屏、上位机组成，其特征在于：fpga设有网口、rs485接口、显示屏接口，fpga分别与激光器、apd放大电路、adc电路相连，fpga通过网口与上位机通信，fpga通过显示屏接口与显示屏相连；传感光纤分别与激光器和apd放大电路相连，apd放大电路与adc电路相连，且apd放大电路、adc电路均集成在fpga的pcb板上。

技术总结
本实用新型公开了一种基于FPGA的分布式光纤传感器，由现场可编程门阵列FPGA、激光器、传感光纤、APD放大电路、ADC电路、显示屏、上位机组成，FPGA设有网口、RS485接口、显示屏接口，FPGA分别与激光器、APD放大电路、ADC电路相连，FPGA通过网口与上位机通信，FPGA通过显示屏接口与显示屏相连；传感光纤分别与激光器和APD放大电路相连，APD放大电路与ADC电路相连，且APD放大电路、ADC电路均集成在FPGA的PCB板上。本实用新型采用FPGA纯硬件计算控制，速度快，稳定性强，功耗低；把所有功能和外围接口都集成到一块PCB板上，器件种类少，避免导线传输对信号性能的影响，成本低，生产安装方便，由于结构简单，体积小，应用场合广，可以满足客户小型化需求。化需求。化需求。


技术研发人员：陈立峰 范真真
受保护的技术使用者：武汉华瑞光联科技有限公司
技术研发日：2022.10.21
技术公布日：2023/3/23