相位式光纖測量電路系統的設計與實現[圖]

混頻電路的實現基于混頻器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換為同相位差的方波信號，輸入到FPGA中進行鑒相。在FPGA中，利用多周期自動數字鑒相法，對相位差進行檢測。其實現框圖如圖8所示。

3 測量結果
在實際測量中，利用組合測尺頻率先后進行兩次測量。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。對應于混頻后信號頻率為10kHz。FPGA中鑒相高速計數脈沖頻率為50MHz。基于以上參數，對多段光纖進行測量。兩次測量的結果進行分析比較，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方法進行標定。測量結果如表1所示。

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

4 結論
本文在FPGA、直接數字頻率合成(DDS)、自動數字鑒相等技術的基礎上，設計并實現了基于相位法的電路測量系統。實際測量結果表明，此測量系統在一定的量程范圍內，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行測量和標定，這為光電測距儀和全站儀的室內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是一個初步方案，在電路設計、系統優化和誤差分析等方面還需要做進一步的改進，以提高系統性能。