相位式光纖測(cè)量電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

混頻電路的實(shí)現(xiàn)基于混頻器AD831。使用兩片AD831，分別用于參考信號(hào)與本振信號(hào)混頻及測(cè)量信號(hào)與本振信號(hào)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(hào)。然后通過(guò)基于MAX912的過(guò)零比較電路將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為同相位差的方波信號(hào)，輸入到FPGA中進(jìn)行鑒相。在FPGA中，利用多周期自動(dòng)數(shù)字鑒相法，對(duì)相位差進(jìn)行檢測(cè)。其實(shí)現(xiàn)框圖如圖8所示。

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

由以上測(cè)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(cè)量系統(tǒng)，對(duì)光纖光程的測(cè)量誤差絕對(duì)值小于2mm。

4 結(jié)論
本文在FPGA、直接數(shù)字頻率合成(DDS)、自動(dòng)數(shù)字鑒相等技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于相位法的電路測(cè)量系統(tǒng)。實(shí)際測(cè)量結(jié)果表明，此測(cè)量系統(tǒng)在一定的量程范圍內(nèi)，對(duì)光纖光程的測(cè)量誤差絕對(duì)值小于2mm。在此測(cè)量水平下，此測(cè)量系統(tǒng)可用于基于光纖的激光測(cè)距校正與檢定中，對(duì)其中的光纖基線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量和標(biāo)定，這為光電測(cè)距儀和全站儀的室內(nèi)檢定提供了一個(gè)可行的方案和參考。
本文所論述的相位法測(cè)量的電路實(shí)現(xiàn)是一個(gè)初步方案，在電路設(shè)計(jì)、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。