相位式光纖測量電路系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[圖]

混頻電路的實現(xiàn)基于混頻器AD831。使用兩片AD831，分別用于參考信號與本振信號混頻及測量信號與本振信號混頻。混頻后使用芯片MAX274進(jìn)行帶通濾波，得到混頻后的低頻正弦信號。然后通過基于MAX912的過零比較電路將正弦信號轉(zhuǎn)換為同相位差的方波信號，輸入到FPGA中進(jìn)行鑒相。在FPGA中，利用多周期自動數(shù)字鑒相法，對相位差進(jìn)行檢測。其實現(xiàn)框圖如圖8所示。

3 測量結(jié)果
在實際測量中，利用組合測尺頻率先后進(jìn)行兩次測量。第一次取主振信號頻率為52MHz，本振信號頻率為51．99MHz；第二次取主振信號頻率為51MHz，本振信號頻率為50．99MHz。對應(yīng)于混頻后信號頻率為10kHz。FPGA中鑒相高速計數(shù)脈沖頻率為50MHz。基于以上參數(shù)，對多段光纖進(jìn)行測量。兩次測量的結(jié)果進(jìn)行分析比較，可得到測量值。被測光纖的實際光程已由精密反射儀通過光學(xué)方法進(jìn)行標(biāo)定。測量結(jié)果如表1所示。

由以上測量結(jié)果可以看到，在一定的量程范圍內(nèi)，基于相位法的測量系統(tǒng)，對光纖光程的測量誤差絕對值小于2mm。

4 結(jié)論
本文在FPGA、直接數(shù)字頻率合成(DDS)、自動數(shù)字鑒相等技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了基于相位法的電路測量系統(tǒng)。實際測量結(jié)果表明，此測量系統(tǒng)在一定的量程范圍內(nèi)，對光纖光程的測量誤差絕對值小于2mm。在此測量水平下，此測量系統(tǒng)可用于基于光纖的激光測距校正與檢定中，對其中的光纖基線進(jìn)行測量和標(biāo)定，這為光電測距儀和全站儀的室內(nèi)檢定提供了一個可行的方案和參考。
本文所論述的相位法測量的電路實現(xiàn)是一個初步方案，在電路設(shè)計、系統(tǒng)優(yōu)化和誤差分析等方面還需要做進(jìn)一步的改進(jìn)，以提高系統(tǒng)性能。