基于FPGA的光纖中光速測量系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、光速，是一個(gè)非常重要的物理量，光學(xué)和電磁學(xué)中的諸多定理定律都與之息息相關(guān)。對光速的測量，不但推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展，還促進(jìn)了測量技術(shù)的革新。光纖作為一種光波導(dǎo)介質(zhì)，具有抗電磁干擾、穩(wěn)定性強(qiáng)、衰減小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于光纖傳感、光電信號(hào)檢測、光纖通訊等方面，對光纖中光速的測量也由此變得重要。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的光纖中光速測量系統(tǒng)，對光纖中的光速進(jìn)行了測量。
　　論文介紹了發(fā)光二極管、光電二極管的結(jié)構(gòu)及特性，闡述了相位法測量光纖中光

2、速的原理，重點(diǎn)分析了填脈沖計(jì)數(shù)法的原理；設(shè)計(jì)了發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路、信號(hào)再生電路以及基于FPGA的相位檢測電路。其中，相位檢測電路主要包括：鑒相、倍頻、填脈沖計(jì)數(shù)、控制、顯示等模塊，分別用原理圖輸入和Verilog HDL輸入設(shè)計(jì)了填脈沖計(jì)數(shù)模塊，并用QuartusII軟件對各模塊進(jìn)行了功能、時(shí)序仿真，分析了兩種輸入設(shè)計(jì)的仿真結(jié)果。以Altera公司Cyclone II系列FPGA芯片EP2C8Q208C8N為載體，進(jìn)行下載調(diào)試，利

3、用搭建的測量系統(tǒng)對光纖中光速進(jìn)行了測量。
　　基于FPGA的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：光纖在1310nm波長處的光速為81.970.0310 m/s，與標(biāo)稱值的相對偏差為3.3％；基于示波器的測量，其相對偏差為16%。因此，以FPGA為設(shè)計(jì)載體，不僅排除外界環(huán)境干擾，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且能實(shí)現(xiàn)高頻計(jì)數(shù)，獲得較高的測量精度。程序主體采用通用硬件描述語言Verilog編寫，所設(shè)計(jì)的FPGA相位檢測電路具有通用性和可移植性，可以應(yīng)用到生產(chǎn)生活中其它電