[发明专利]一种基于FPGA的分布式测温A/D采集卡及采集方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种A/D采集卡及采集方法，尤其涉及一种用于分布式光纤测温系统的基于FPGA的分布式测温A/D采集卡及采集方法。

背景技术

随着电子器件的高速发展和计算机总线技术的日趋成熟，数据采集的采样速率已经得到飞速发展，现今的A/D采样率已经达到10GS/s。通过A/D采样在分布光纤温度传感器系统中进行信号采集和存贮完全可能。对于分布式光纤温度传感系统，信号处理的前提和基础是要对Raman后向散射信号进行实时信号采集，然后对采集来的信号进行处理。因此，可以说信号采集具有重要意义。近年来由于高速数字化技术的发展，A/D采样率大大提高，这从很大程度上提高了系统的空间分辨率。在分布式光纤温度传感系统中，空间分辨率是一个十分重要的参数，在测量温度场信息时，总是希望空间分辨率尽可能的好，同时又要求测温的精度尽可能的高。若要改善空间分辨率，必然要提高A/D采样的速率。若要提高测温精度必然要求增加A/D采样位数，温度信号是淹没于噪声之中的，所以实际采样的对象是带有噪声的信号。A/D的高采样率与高采样位数是相互制约的两个参数，因此，必须设计有效的采集电路方案来满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于FPGA的分布式测温A/D采集卡。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种基于FPGA的分布式测温A/D采集卡，包括高速A/D转换模块，参考温度A/D转换模块，FPGA采集控制及处理单元；高速A/D转换模块用以将所述分布式光纤测温系统的散射光电信号数字化，输出数字信号；参考温度A/D转换模块用以将所述分布式光纤测温系统的参考温度模拟信号数字化，输出参考温度数字信号；FPGA采集控制及处理单元用以缓存所述高速A/D转换模块输出的数字信号和所述参考温度A/D转换模块输出的参考温度数字信号。

作为本发明的一种优选方案，所述高速A/D转换模块包括散射光电探测信号模块，放大匹配电路模块，并列的A/D转换模块；散射光电探测信号模块用以探测所述分布式光纤测温系统中的散射光电信号，输出散射光电探测信号；放大匹配电路模块用以放大所述散射光电探测信号，输出放大的散射光电探测信号；A/D转换模块用以对所述放大的散射光电探测信号进行并行采样。

作为本发明的另一种优选方案，所述高速A/D转换模块为双路高速A/D转换模块，所述放大匹配电路模块为两路放大匹配电路模块。

作为本发明的再一种优选方案，所述参考温度A/D转换模块包括A/D转换模块，用以将所述参考温度模拟信号数字化，输出参考温度数字信号。

作为本发明的再一种优选方案，所述FPGA采集控制及处理单元包括存储模块单元，数据预处理单元，通信传输模块，时序控制单元；存储模块单元用以存储所述高速A/D转换模块和参考温度A/D转换模块的输出数据；数据预处理单元与存储模块单元相连，用以对所述存储模块单元中的数据进行处理；通信传输模块与数据预处理单元相连，用以将所述数据预处理单元输出的处理结果通过总线送入PC处理器中显示出来；时序控制单元分别与所述存储模块单元，数据预处理单元以及通信传输模块相连，用以实现整个采集卡的精确时序控制以及协调工作。

基于FPGA的分布式测温A/D采集卡的采集方法，包括以下步骤：

步骤一，高速A/D转换模块将所述分布式光纤测温系统的散射光电信号数字化，输出数字信号；

步骤二，参考温度A/D转换模块将所述分布式光纤测温系统的参考温度模拟信号数字化，输出参考温度数字信号；

步骤三，FPGA采集控制及处理单元缓存并处理所述高速A/D转换模块输出的数字信号和所述参考温度A/D转换模块输出的参考温度数字信号。

作为本发明的一种优选方案，步骤一中，散射光电信号通过散射光电探测信号模块成为散射光电探测信号，再经过放大匹配电路模块转换成放大的散射光电探测信号，最后经并列的A/D转换模块采样转化为数字信号。

作为本发明的另一种优选方案，步骤二中，参考温度点模块通过测量参考光纤环温度，输出参考温度模拟信号；所述参考温度模拟信号经A/D转换模块采样成为参考温度数字信号。

作为本发明的再一种优选方案，步骤三中，所述高速A/D转换模块的输出数据，与参考温度A/D转换模块的输出数据，均存储在存储模块单元中，再经数据预处理单元进行处理，处理结果由通信传输模块通过总线送入PC处理器中显示出来。