[发明专利]一种布里渊散射谱实时频谱分析装置及其数据处理方法

权利要求书

1.一种布里渊散射谱的实时频谱分析装置，其特征是频谱分析装置的输入端连接布里渊光时域反射计的输出，所述布里渊光时域反射计输出经过下移频的布里渊散射谱信号，频谱分析装置包括低通滤波器(13)、低噪声放大器(14)、模数转换器(15)、现场可编程逻辑阵列FPGA(16)、数字信号处理器DSP(20)和至少三个存储器；其中布里渊散射谱信号输入低通滤波器(13)的输入端口，低通滤波器(13)的输出端口连接低噪声放大器(14)的输入端，低噪声放大器(14)的输出接模数转换器(15)的输入端，模数转换器(15)的输出连接FPGA(16)的输入端，所有存储器和DSP(20)均与FPGA(16)双向连接，且所有存储器与FPGA(16)的连接为乒乓结构，FPGA(16)设有输出端口，输出布里渊频谱信号。

2.根据权利要求1所述的一种布里渊散射谱实时频谱分析装置，其特征是低通滤波器(13)的截止频率为经过下移频后的布里渊散射谱信号中心频率的2倍，模数转换器(15)的采样率至少大于经过下移频后的布里渊散射谱中心频率的2倍。

3.根据权利要求1或2所述的一种布里渊散射谱实时频谱分析装置，其特征是FPGA(16)的输出端口连接上位机(21)。

4.权利要求1-3任一项所述的布里渊散射谱实时频谱分析装置的数据处理方法，其特征是基于快速傅立叶变换FFT方式，现场可编程逻辑阵列FPGA(16)协调各个总线接口并控制数据读写；存储器与FPGA(16)的连接为乒乓结构，所有存储器同时工作，执行不同的工作，所有存储器初始均为空闲状态：

FPGA(16)先控制第一存储器(17)的地址和数据总线，把模数转换器(15)采集到的时域信号数据存入第一存储器(17)，设FFT的窗口大小定为N个点，则按顺序把N个点存入第一存储器(17)；完成N个点在第一存储器(17)的存储后，FPGA(16)释放第一存储器(17)的地址和数据总线控制权，取得第二存储器(18)的地址数据总线控制权，把后面继续采集到的N个数据存入第二存储器(18)，同时DSP(20)取得第一存储器(17)的控制权，对其中的时域数据进行FFT变换，得到的频域数据仍然存入第一存储器(17)；

第二存储器(18)完成N个点的存储，并且第一存储器(17)完成本身N个点的FFT变换后，FPGA(16)释放第二存储器(18)的控制权，取得第三存储器(19)的控制权，把下面继续采集到的N个点存入第三存储器(19)，同时DSP(20)取得第二存储器(18)的控制权，对其中的时域数据进行FFT变换，得到的频域信号仍然存入第二存储器(18)，在这个过程中FPGA(16)同时控制第一存储器(17)，把第一存储器(17)中的频域数据进行输出；

第三存储器(19)完成存储，并且第二存储器(18)完成本身N个点的FFT变换，第一存储器(17)完成频域数据的输出后，第一存储器(17)回到空闲状态，FPGA(16)释放第三存储器(19)的控制权，取得下一空闲的存储器的控制权，把下面继续采集到的N个点存入下一空闲的存储器，DSP(20)取得第三存储器(19)的控制权，对其中的时域数据进行FFT变换，同时FPGA(16)控制第二存储器(18)把其中的频域数据进行输出；这样各存储器形成流水线工作，同时各自独立，两两之间互不干扰，每个存储器都按存储时域数据→FFT处理→输出频域数据的工作过程循环工作，在FPFA(16)的控制下数据采集、数据处理、数据输出连续进行，实现模数转换器采集的数据及时进行FFT变换，并且实时输出处理完成的频谱数据。

5.根据权利要求4所述的布里渊散射谱实时频谱分析装置的数据处理方法，其特征是存储器的频域数据通过FPGA(16)输出到上位机(21)，布里渊光时域反射计进行多次布里渊散射谱信号的探测，布里渊散射谱实时频谱分析装置对每次探测的信号分别进行数据处理，利用上位机(21)对每次从存储器获得的频谱数据进行频谱拼接和显示工作，得到处理后的布里渊光时域频谱信息。