一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種檢測系統(tǒng)，更具體地說涉及一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列與處理器對信號進(jìn)行緩存與處理，滿足運算速率的同時降低了系統(tǒng)體積，且檢測到的信號精度高。探測裝置將水下光強信息轉(zhuǎn)化為電流變化并輸出，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對信號進(jìn)行采樣并將采樣信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，現(xiàn)場可編程門陣列控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率并將數(shù)字信號進(jìn)行緩存，處理器調(diào)取緩存數(shù)據(jù)并將數(shù)字化光強信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖強度信號后將數(shù)據(jù)回傳至現(xiàn)場可編程門陣列。顯示屏用于測定結(jié)果的輸出顯示。按鍵模塊用于輸入控制信號。
【專利說明】
一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種檢測系統(tǒng)，更具體地說涉及一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水下脈沖信號檢測系統(tǒng)主要用于聲源的載體探測領(lǐng)域。傳統(tǒng)的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)多采用分立元件、集成模擬器件和單片機設(shè)計，帶來檢測速度慢、信號檢測不穩(wěn)定、精度不高的缺點。
[0003]目前主流水下脈沖信號檢測系統(tǒng)通常會采用復(fù)雜的上位機結(jié)合下位機的方式，上位機采用計算機結(jié)合操作系統(tǒng)下編程，下位機通常采用數(shù)字信號處理器。這種方式可處理較復(fù)雜的水聲信號，但是存在著體積大，不易在應(yīng)急環(huán)境開展工作的缺點。隨著數(shù)字信號處理器和現(xiàn)場可編程門陣列的廣泛應(yīng)用及發(fā)展，為設(shè)計具有更好實時性和更高可靠性的水下脈沖提供了可能。
[0004]在測定水下聲信號時，通常采用傳統(tǒng)的未經(jīng)封裝的光纖激光水聽器進(jìn)行探測，將未經(jīng)封裝的分布式光纖激光器置于聲場中時，在壓力作用下，將引起光柵柵距和光纖有效折射率的變化，從而導(dǎo)致分布式光纖激光器波長發(fā)生漂移，而對波長信號的解調(diào)與傳輸直接影響到信號檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型主要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列與處理器對信號進(jìn)行緩存與處理，滿足運算速率的同時降低了系統(tǒng)體積，且檢測到的信號精度高。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型涉及一種檢測系統(tǒng)，更具體地說涉及一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，包括探測裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場可編程門陣列、處理器、顯示屏和按鍵模塊，結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列與處理器對信號進(jìn)行緩存與處理，滿足運算速率的同時降低了系統(tǒng)體積，且檢測到的信號精度高。
[0007]探測裝置的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列相連，處理器與現(xiàn)場可編程門陣列相連，探測裝置將水下光強信息轉(zhuǎn)化為電流變化并輸出，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對信號進(jìn)行采樣并將采樣信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，現(xiàn)場可編程門陣列控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率并將數(shù)字信號進(jìn)行緩存，處理器調(diào)取緩存數(shù)據(jù)并將數(shù)字化光強信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖強度信號后將數(shù)據(jù)回傳至現(xiàn)場可編程門陣列。顯示屏與現(xiàn)場可編程門陣列相連，顯示屏用于測定結(jié)果的輸出顯示。按鍵模塊與現(xiàn)場可編程門陣列相連，按鍵模塊用于輸入控制信號。
[0008]所述探測裝置由栗浦源、光纖1、光纖耦合器1、光纖π、光電探測器、光纖m、分布式反饋光纖激光水聽器、聲源端、光纖耦合器π、光纖IV、光纖V、非平衡干涉儀、光纖耦合器In和光纖VI組成。光纖I的輸入端與栗浦源相連，光纖I的輸出端與光纖親合器I的輸入端相連，光纖親合器I的一個輸出端與光纖π相連，光纖Π的輸出端與光電探測器相連，栗浦源發(fā)出激光，光纖I將激光傳輸至光纖耦合器I，光纖耦合器I用于將一束激光轉(zhuǎn)化為兩束激光并將其中一束激光輸出至光纖Π，光纖Π將輸入端信號輸出至光電探測器，光電探測器將光強信號轉(zhuǎn)化為電流信號。光纖耦合器I的另一個輸出端與光纖m的輸入端相連，光纖m的輸出端與分布式反饋光纖激光水聽器的輸入端相連，光纖耦合器I的另一束激光輸出至光纖m，光纖m將信號輸出至分布式反饋光纖激光水聽器，聲源端用于發(fā)出聲脈沖信號從而對分布式反饋光纖激光水聽器內(nèi)的激光信號進(jìn)行調(diào)制。分布式反饋光纖激光水聽器的輸出端與光纖親合器Π的輸入端相連，光纖親合器Π的兩路輸出端分別連接光纖IV和光纖V，光纖親合器Π將輸入端的一路光束轉(zhuǎn)化為兩路光束并分別經(jīng)光纖IV和光纖V傳輸。光纖IV和光纖V的輸出端與非平衡干涉儀的輸入端相連，非平衡干涉儀的輸出端與光纖耦合器m相連，非平衡干涉儀將兩路信號的波長信息轉(zhuǎn)化為相位信息并輸出至光纖耦合器m，光纖親合器m用于將輸入端信號親合為一路信號后輸出。光纖Vi的輸入端與光纖親合器m的輸出端相連，光纖VI的輸出端與光電探測器相連，光纖VI將輸入端信號傳輸至光電探測器，光電探測器將光強信號轉(zhuǎn)化為電流變化。
[0009]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)所述的光纖IV與光纖V的長短不同，長度差為兩路信號的光程差d。
[0010]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)所述的光電探測器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。
[0011]作為本方案的進(jìn)一步優(yōu)化，本實用新型一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)所述的分布式反饋光纖激光水聽器為封裝型曲伸式分布式反饋光纖激光水聽器。
[0012]本實用新型一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)的有益效果為:
[0013]a.信號運算速度快；
[0014]b.信號檢測穩(wěn)定性好，檢測結(jié)果可靠性好。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
[0016]圖2為本實用新型一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)的探測裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0017]在圖1、2中，本實用新型涉及一種檢測系統(tǒng)，更具體地說涉及一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，包括探測裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場可編程門陣列、處理器、顯示屏和按鍵模塊，結(jié)合現(xiàn)場可編程門陣列與處理器對信號進(jìn)行緩存與處理，滿足運算速率的同時降低了系統(tǒng)體積，且檢測到的信號精度高。
[0018]探測裝置的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列相連，處理器與現(xiàn)場可編程門陣列相連，探測裝置將水下光強信息轉(zhuǎn)化為電流變化并輸出，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對信號進(jìn)行采樣并將采樣信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，現(xiàn)場可編程門陣列控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率并將數(shù)字信號進(jìn)行緩存，處理器調(diào)取緩存數(shù)據(jù)并將數(shù)字化光強信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖強度信號后將數(shù)據(jù)回傳至現(xiàn)場可編程門陣列。顯示屏與現(xiàn)場可編程門陣列相連，顯示屏用于測定結(jié)果的輸出顯示。按鍵模塊與現(xiàn)場可編程門陣列相連，按鍵模塊用于輸入控制信號。
[0019]所述探測裝置由栗浦源、光纖1、光纖耦合器1、光纖π、光電探測器、光纖m、分布式反饋光纖激光水聽器、聲源端、光纖耦合器π、光纖IV、光纖V、非平衡干涉儀、光纖耦合器m和光纖VI組成。光纖I的輸入端與栗浦源相連，光纖I的輸出端與光纖親合器I的輸入端相連，光纖親合器I的一個輸出端與光纖π相連，光纖π的輸出端與光電探測器相連，栗浦源發(fā)出激光，光纖I將激光傳輸至光纖耦合器I，光纖耦合器I用于將一束激光轉(zhuǎn)化為兩束激光并將其中一束激光輸出至光纖π，光纖π將輸入端信號輸出至光電探測器，光電探測器將光強信號轉(zhuǎn)化為電流信號。光纖耦合器I的另一個輸出端與光纖m的輸入端相連，光纖m的輸出端與分布式反饋光纖激光水聽器的輸入端相連，光纖耦合器I的另一束激光輸出至光纖m，光纖m將信號輸出至分布式反饋光纖激光水聽器，聲源端用于發(fā)出聲脈沖信號從而對分布式反饋光纖激光水聽器內(nèi)的激光信號進(jìn)行調(diào)制。分布式反饋光纖激光水聽器的輸出端與光纖親合器Π的輸入端相連，光纖親合器Π的兩路輸出端分別連接光纖IV和光纖V，光纖親合器Π將輸入端的一路光束轉(zhuǎn)化為兩路光束并分別經(jīng)光纖IV和光纖V傳輸。光纖IV和光纖V的輸出端與非平衡干涉儀的輸入端相連，非平衡干涉儀的輸出端與光纖耦合器m相連，非平衡干涉儀將兩路信號的波長信息轉(zhuǎn)化為相位信息并輸出至光纖耦合器m，光纖親合器m用于將輸入端信號親合為一路信號后輸出。分布式反饋光纖激光水聽器為封裝型曲伸式分布式反饋光纖激光水聽器，一路光信號經(jīng)光纖m傳輸至分布式反饋光纖激光水聽器，分布式反饋光纖激光水聽器的承壓曲伸構(gòu)件受到聲壓作用后將聲壓轉(zhuǎn)換為拉伸作用并使分布式反饋光纖激光水聽器發(fā)生彈性形變，從而使出射的窄線寬激光波長發(fā)生漂移而受到調(diào)制，隨后該受到調(diào)制的光信號進(jìn)入光纖耦合器π分成兩束，分別進(jìn)入光纖IV與光纖V。光纖IV與光纖V的長短不同，長度差為兩路信號的光程差d，光纖IV與光纖V的光程差為nd，其中η為光纖有效折射率，d為非平衡路徑長度，通過非平衡干涉儀將波長漂移信息轉(zhuǎn)換為相位差信息，之后兩束光經(jīng)光纖耦合器m被合為一束，產(chǎn)生干涉，相位差信息即轉(zhuǎn)化為光強信息。
[0020]光纖VI的輸入端與光纖親合器In的輸出端相連，光纖VI的輸出端與光電探測器相連，光纖VI將輸入端信號傳輸至光電探測器，光電探測器將光強信號轉(zhuǎn)化為電流變化。光電探測器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，探測裝置內(nèi)的光電探測器探測兩路光強信號，其中一路為經(jīng)過光纖π未經(jīng)調(diào)制的光強信號，另一路為經(jīng)過光纖m傳輸?shù)恼{(diào)制后光強信號，光電探測器將兩路光強產(chǎn)生的電信號輸出并最終經(jīng)處理器處理，處理器根據(jù)兩路光強信號的差別進(jìn)行對比得出調(diào)制壓力的大小。而調(diào)制壓力信號由聲源端發(fā)出，處理器輸出的處理結(jié)果即為聲壓大小。
[0021]當(dāng)然上述說明并非對本實用新型的限制，本實用新型也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，包括探測裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、現(xiàn)場可編程門陣列、處理器、顯示屏和按鍵模塊，其特征在于:探測裝置的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與現(xiàn)場可編程門陣列相連，處理器與現(xiàn)場可編程門陣列相連，探測裝置將水下光強信息轉(zhuǎn)化為電流變化并輸出，模數(shù)轉(zhuǎn)換器對信號進(jìn)行采樣并將采樣信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，現(xiàn)場可編程門陣列控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率并將數(shù)字信號進(jìn)行緩存，處理器調(diào)取緩存數(shù)據(jù)并將數(shù)字化光強信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖強度信號后將數(shù)據(jù)回傳至現(xiàn)場可編程門陣列；顯示屏與現(xiàn)場可編程門陣列相連，顯示屏用于測定結(jié)果的輸出顯示;按鍵模塊與現(xiàn)場可編程門陣列相連，按鍵模塊用于輸入控制信號； 所述探測裝置由栗浦源、光纖1、光纖耦合器1、光纖Π、光電探測器、光纖m、分布式反饋光纖激光水聽器、聲源端、光纖耦合器π、光纖IV、光纖V、非平衡干涉儀、光纖耦合器m和光纖VI組成；光纖I的輸入端與栗浦源相連，光纖I的輸出端與光纖親合器I的輸入端相連，光纖耦合器I的一個輸出端與光纖Π相連，光纖Π的輸出端與光電探測器相連，栗浦源發(fā)出激光，光纖I將激光傳輸至光纖耦合器I，光纖耦合器I用于將一束激光轉(zhuǎn)化為兩束激光并將其中一束激光輸出至光纖Π，光纖Π將輸入端信號輸出至光電探測器，光電探測器將光強信號轉(zhuǎn)化為電流信號;光纖耦合器I的另一個輸出端與光纖m的輸入端相連，光纖m的輸出端與分布式反饋光纖激光水聽器的輸入端相連，光纖耦合器I的另一束激光輸出至光纖m，光纖m將信號輸出至分布式反饋光纖激光水聽器，聲源端用于發(fā)出聲脈沖信號從而對分布式反饋光纖激光水聽器內(nèi)的激光信號進(jìn)行調(diào)制;分布式反饋光纖激光水聽器的輸出端與光纖親合器Π的輸入端相連，光纖親合器Π的兩路輸出端分別連接光纖IV和光纖V，光纖耦合器Π將輸入端的一路光束轉(zhuǎn)化為兩路光束并分別經(jīng)光纖IV和光纖V傳輸;光纖IV和光纖V的輸出端與非平衡干涉儀的輸入端相連，非平衡干涉儀的輸出端與光纖耦合器m相連，非平衡干涉儀將兩路信號的波長信息轉(zhuǎn)化為相位信息并輸出至光纖耦合器m，光纖親合器m用于將輸入端信號親合為一路信號后輸出；光纖VI的輸入端與光纖親合器In的輸出端相連，光纖VI的輸出端與光電探測器相連，光纖VI將輸入端信號傳輸至光電探測器，光電探測器將光強信號轉(zhuǎn)化為電流變化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖IV與光纖V的長短不同，長度差為兩路信號的光程差d。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述光電探測器的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的水下脈沖信號檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述分布式反饋光纖激光水聽器為封裝型曲伸式分布式反饋光纖激光水聽器。
【文檔編號】G01H9/00GK205483249SQ201620229476
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】趙石磊, 申作林, 劉鑫
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)