基于DSP和CPLD的光纤光栅传感解调系统研究的开题报告

基于DSP和CPLD的光纤光栅传感解调系统研究的开题报告开题报告一、选题背景及研究意义随着现代通信技术和传感技术的飞速发展，光纤传感技术受到越来越多的关注和应用。与传统的传感技术相比，光纤传感技术具有无电磁干扰、抗辐射、光电隔离、线性和高精度等优点，已经被广泛应用于机器人、航空航天、地震监测和石油开采等领域。光纤光栅传感作为光纤传感的应用之一，具有高分辨率、可分布式、测量范围大等优点，已经成为研究热点。光纤光栅传感技术是利用光纤光栅的反射波长变化来实现物理量的测量，其核心在于光栅的解调技术。传统的光栅解调技术主要采用光谱分析法和时间域反射法，但是这些方法需要大量的光学器件和高昂的设备成本。为了解决这些问题，很多学者采用基于DSP和CPLD的数字解调方法，因为它具有硬件实现、准确可靠、灵活性强等优点。为了满足光纤光栅传感解调系统的实现需求，本研究将基于DSP和CPLD设计一种高效、低成本、实时性好的光纤光栅传感解调系统。二、研究内容及研究方案本研究将设计一种基于DSP和CPLD的光纤光栅传感解调系统，主要包括以下研究内容：1.光纤光栅解调原理及数字化处理方法的研究。2.DSP芯片和CPLD的功能选型与设计，系统硬件结构设计。3.光纤光栅传感解调系统的软件算法设计和实现。4.系统的测试与分析，系统优化和性能评估。研究方案如下：1.首先，对光纤光栅的工作原理和测量方法进行研究，并总结光纤光栅传感解调系统的各种数字解调方法。2.在此基础上，分析DSP芯片和CPLD的特点和性能指标，根据系统要求，选取合适的DSP芯片和CPLD进行硬件设计。确定硬件系统的结构和接口，进行PCB设计和制作。3.对于软件算法设计，将DSP芯片作为主控芯片，编写合适的软件算法设计，实现数字解调及数据处理。在此过程中，通过构建软件仿真模型来验证算法设计的正确性和鲁棒性。4.对于实现之后的系统测试和性能评估，将建立一个测试平台，并编写测试程序进行系统测试和性能评估。如果需要，进行系统的性能优化的工作。三、预期结果根据以上研究方案，预期将得到以下结果：1.设计一种基于DSP和CPLD的光纤光栅传感解调系统，可实现数字化解调、信号滤波和数据处理等功能。2.开发的系统具有高效、低成本、实时性好等优点，相比于传统的解调方法具有明显的优势。3.对系统进行测试和性能评测，验证硬件系统的设计方案是否科学合理、软件算法设计是否正确有效。四、研究进度安排本研究计划周期12个月，具体研究进度计划如下：第1-4个月：光纤光栅解调原理和数字化处理方法的研究，并进行硬件和软件设计方案的制定。第5-8个月：进行DSP芯片和CPLD的选择和硬件设计，包括PCB设计和制作，同时进行软件算法的初步设计和验证。第9-11个月：完成系统的集成调试工作，并进行系统测试和性能评估，进行系统的优化和完善。第12个月：撰写研究论文和结题报告，准备论文答辩。五、参考文献1.LiuXH,HuSY,YuY,etal.InterrogationschemeforparallelfiberBragg-Gratingsensingnetworksbasedoncyclicpulsecoding[C]//OpticalFiberCommunicationConferenceandExhibition(OFC/NFOEC),2013andtheNationalFiberOpticEngineersConference.IEEE,2013:1-3.2.QianT,LanY,ZhaoY,etal.LiquidlevelsensorbasedonFBGswithchemicaletchingandphotonicthinfilmcoating[J].ChineseOpticsLetters,2016,14(11):110604.3.ZhangY,LiuX,WangL,etal.StrainsensingbasedonfiberBragggratingtemperaturecompensatedbysurfaceacousticwave[J].AppliedOptics,2014,53(28):6516-6521.4.RodriguesRMS,KalinowskiHJ,PontesMJ.Arr