应用于光纤传感的Simplex编码产生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于光纤传感的Simplex编码产生装置及方法，方法是先计算得到设定阶数的标准哈达玛矩阵，通过替换和补零手段将该矩阵变换成128阶Simplex编码矩阵，然后将编码矩阵存储到数据宽度为128位双口RAM中，最后在同步信号的触发下将双口RAM中的数据按位依次转移，完成编码输出；装置主要由单片机最小系统、按键模块、LCD显示模块、时钟输入模块和FPGA模块等组成。本发明专利技术采用低压低功耗电子器件实现Simplex编码输出，容易满足编码产生装置的煤矿本质安全型设计要求，适用于煤矿井下等特殊应用场合。

【技术实现步骤摘要】
应用于光纤传感的Simplex编码产生装置及方法
本专利技术涉及一种二进制编码的产生方法与装置，尤其涉及一种应用于光纤传感的Simplex编码产生装置及方法。
技术介绍
分布式光纤传感技术广泛应用于温度、应变、压力和振动等参数的分布式测量中，该技术主要以脉冲激光作为激发光源，通过测量并分析拉曼散射信号、瑞利散射信号或布里渊散射信号来获得上述参数信息。随着光纤传感距离的增加，散射信号越来越弱，测量信号信噪比降低，若增加激光脉冲宽度虽然可以提高信噪比，但测量空间分辨率会降低。通过对散射信号进行多次测量并平均，也可以提高信噪比，但大大降低了测量时间分辨率，不符合实时测量的要求。通过对激光脉冲进行Simplex编码输出，而非传统的单个窄脉冲输出来激发传感光纤，这种方法可以在测量空间分辨率和时间分辨率不降低的情况下提高信噪比。分布式光纤传感技术应用煤矿井下，如测量井筒温度和应变分布，对煤矿安全预警至关重要。煤矿井下环境复杂，干扰因素较多，提高信噪比增加测量精度显得尤为重要。现有的激光脉冲Simplex编码主要由计算机软件和多功能函数发生器产生，然而这些编码产生装置并不适用于煤矿井下，不能用来改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于光纤传感的Simplex编码产生装置，其特征在于：包括有单片机最小系统、按键输入模块、LCD显示模块、时钟输入模块和FPGA模块，所述的FPGA模块包括有锁相环模块、分频模块、地址发生器模块、数据缓冲单元模块、双口RAM模块和并转串移位寄存器输出模块，所述的单片机最小系统1通过按键输入模块和LCD显示模块得到Simplex编码长度和单个二进制码的时间宽度的设定值，时钟输入模块输出的低频时钟通过锁相环模块倍频后成为高频时钟，高频时钟再经过分频模块分频后得到周期等于单个二进制码时间宽度的分频时钟，分频模块的分频系数由单片机最小系统给定，分频时钟作为并转串移位寄存器输出模块的输入时钟来控制...

【技术特征摘要】
1.一种应用于光纤传感的Simplex编码产生装置，其特征在于：包括有单片机最小系统、按键输入模块、LCD显示模块、时钟输入模块和FPGA模块，所述的FPGA模块包括有锁相环模块、分频模块、地址发生器模块、数据缓冲单元模块、双口RAM模块和并转串移位寄存器输出模块，所述的单片机最小系统1通过按键输入模块和LCD显示模块得到Simplex编码长度和单个二进制码的时间宽度的设定值，时钟输入模块输出的低频时钟通过锁相环模块倍频后成为高频时钟，高频时钟再经过分频模块分频后得到周期等于单个二进制码时间宽度的分频时钟，分频模块的分频系数由单片机最小系统给定，分频时钟作为并转串移位寄存器输出模块的输入时钟来控制数据移位，单片机最小系统通过数据缓冲单元模块将获得的Simplex编码矩阵所有元素存储到双口RAM模块中，地址发生器模块在单片机最小系统和同步信号的共同控制下，将双口RAM模块中存储的Simplex编码矩阵数据一行一行输出到并转串移位寄存器输出模块，在分频时钟的控制下，并转串移位寄存器输出模块输出Simplex编码数据。2.根据权利要求1所述的应用于光纤传感的Simplex编码产生装置，其特征在于：所述的单片机最小系统由STM32单片机、复位电路和时钟晶振电路组成，STM32单片机完成Simplex编码矩阵的计算和存储；复位电路为STM32单片机提供有效的上电复位信号，保证单片机上电时能正常启动；时钟晶振电路为单片机提供工作时钟。3.根据权利要求2所述的应用于光纤传感的Simplex编码产生装置，其特征在于：所述的锁相环模块的输入引脚CLKIN连接时钟输入模块的输出引脚CLK，引脚CLKIN时钟为低频时钟，锁相环模块的输出引脚CLKOUT连接分频模块的时钟输入引脚CLKIN，引脚CLKOUT时钟为高频时钟；所述的分频模块的分频系数由其引脚D7～D0的数据决定，单片机最小系统的GPIO引脚PB15～PB8与分频模块的引脚D7～D0相连，分频模块的输出引脚CLKOUT控制并转串移位寄存器输出模块的输入时钟CLK，引脚CLKOUT时钟为分频时钟；所述的地址发生器模块的地址输出引脚A6～A0产生地址0～127，控制双口RAM模块的A6R～A0R引脚，用来选择双口RAM模块的0～127不同地址单元，地址发生器模块的CE输出引脚控制双口RAM模块的CER，用来选中双口RAM模块进行操作，地址发生器模块的RD输出引脚控制双口RAM模块的RDR，用来对双口RAM模块进行读操作；地址发生器模块的输入引脚分别为CLR、EN和CLK，CLR引脚连接单片机最小系统的GPIO引脚PC10，用于复位地址输出引脚A6～A0，EN引脚连接单片机最小系统的GPIO引脚PC9，用于使能地址发生器模块工作，当一组Simplex编码输出后，EN引脚无效，地址发生器模块不工作，引脚CE和RD输出无效电平；CLK引脚连接同步信号，同步信号的频率与脉冲激光器的重复频率相同，当下一个同步信号到来时，地址输出引脚A6～A0的值加1，即对双口RAM模块进行下一个地址单元的读取操作；所述的数据缓冲单元模块的输出组合Q127～Q0构成128位数据宽度，与双口RAM模块的数据输入引脚D127L～D0L相连，数据缓冲单元模块中每个模块的数据输入引脚D15～D0均与单片机最小系统的GPI...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌六一，郭永存，黄友锐，韦颖，马天兵，徐善永，李昕，贾晓芬，张瑞，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34