高速光纤传感信号的实时采集处理技术

高性能分布式光纤传感系统的测量距离可达几百公里，接收机的采样率和采集处理速度决定了系统的距离分辨率、单位时间可实现的信噪比。在实现200公里测量距离、1米距离分辨率条件下要求采样率为200MSPS以上、单次采样点数多达200k，随着通道数的增加，采集点数成倍数增长。为了实现高信噪比，系统通常采用多次采集累加平均的方式，基于布里渊散射效应的温度应变传感系统累加次数为几千次，基于拉曼散射效应的温度传感系统累加次数多达百万次，如此大量的高速实时数据通过内存存储或传到CPU实时处理难以实现。本文采用有限的FPGA资源和DDR设计了一种实时累加系统，将高速实时的累加操作放在前端，减轻后端的传输、存储和处理压力。在给定的FPGA内部存储单元大小、DDR传输速度的条件下，研究了受DDR读写切换时间、刷新时间等因素影响下实现最大采样率的累加系统的最优策略。