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分布式光纤传感系统中高速采集卡的设计与实现

余学俊  
【摘要】:基于PCI总线接口的高速数据采集和处理系统是拉曼型分布式光纤传感系统(DOFS)中的重要组成部分之一。高速采集卡完成对光电转换之后的信号进行调理、采样、存储和转发,其高效性和实时性,保证了DOFS系统能够准确地测量出一定分辨率下的温度信息,从而及时发现应用场合中存在的问题。 本文首先讨论了光时域反射和拉曼测温的基本原理原理,理论上论证了格雷互补码和累加平均对提高信噪比的作用,并借用Matlab软件工具对其中关键的信号处理技术进行了仿真。接着,本文对高速数据采集卡的设计原理和方案进行了深入分析,设计了基于PCI接口和FPGA的高速采集卡的硬件电路,其中原理图和PCB印制板由Altium Designer Summer09软件设计实现。硬件电路按照DOFS系统的技术指标要求分五个模块进行了功能设计。软件下位机部分,利用Altera公司的开发工具软件,采用Verilog HDL描述语言进行编写,实现了各个硬件模块的驱动,设计了格雷互补码方式的调制脉冲,对数据转发之前进行了累加平均操作。软件上位机部分,利用PLX Technology公司的PLX SDK开发套件,在VS2005软件下,设计了PCI数据采集驱动,实现了80MB/s-120MB/s的高速数据传输,基本上达到了系统预期的设计目标。


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