实时光纤断点检测仪的研制

摘要

在对高速运动的制导光纤进行检测时需要实时测量其断点位置,鉴于此,本论文提出了利用实时光纤断点检测仪来对制导光纤进行高精度实时测量。论文阐明了传统多次平均方法存在的缺陷,引出利用双正交码、单纯码、互补相关普罗米修斯正交序列和格雷互补码等编码方法提高信噪比。通过对各种编码方法进行分析比较,选用格雷互补码作为探测信号,将回波信号与格雷互补码做相关运算,从而得到光纤断点位置。这种方法可以在不损失分辨率的前提下有效提高信噪比并显著缩短测量时间。为了满足不同精度的测量要求,最终提出了采用传统单脉冲检测和格雷互补码检测相结合的解决方案。
　　 本文从光纤断点检测原理出发,给出LM3S615控制GP1实现高速高精度单脉冲检测和利用FPGA实现格雷互补码自相关检测的详细软硬件设计,并研制了试验样机。FPGA产生单脉冲或格雷互补编码脉冲驱动大功率激光器,并对光接收机输出信号进行处理。利用信号延迟检测和不同粗糙度的光纤断点检测证明了单脉冲检测可以实现精度达0.1m的高精度实时测量要求;通过不同误码率的仿真、采样窗口的调整和实际光纤测量证明了格雷互补码检测可以实现精度为1m的高精度实时测量要求。