摘要： 介绍基于 Altera Excalibur 平台的光信号采集片上系统的设计，详细地分析片上系统各个组成部分的工作原理。作为一个新型的测量系统，它具有灵活、稳定、高效率等特点。 关键词： 片上系统 光纤光栅 光信号采集 Nios 引言 一项很有进展前景的新技术-纤维光学及光纤光栅（FBG，Fiber Bragg Grating）技术，已经被应用于温度及形变在线测量中。FBG 传感器的特征就是具有良好的稳定性、可靠性。除此之外，它还具有基于光纤传感器的一些共有优点，如对电磁的不敏感性、尺寸小、传感器和数据猎取装置之间距离可以很远；因而能克服传统的温度和形变传感器（如热电偶和形变测量器）的很多缺点，如重量、硬度方面的缺陷以及对环境变化干扰的抵抗能力差等。 本文主要介绍对 FBG 传感器信号的快速猎取方法，重点介绍基于 FPGA 的 Altera 公司的Excalibur 开发板，设计一个片上嵌入式测量系统，用它来猎取光信号。与目前具有同样功能的其它测量系统相比，它具有灵活、稳定、易维护、高效率等优点。本测量系统的硬件开发包括，使用 Altera Excalibur 开发板配置生成一个嵌有 Nios 处理器的“片上”测量系统，以及使用 CCD 和高速 ADC 设计光电信号的转换和采集电路；软件开发包括，在Apex EP20K FPGA 中时序信号的 Verilog 实现，使用 C 语言对光电信号的猎取。 1 系统结构 测量系统由以下几部分组成：光学系统、放置被测物体内的光纤光栅（FBG）和信号采集处理部分。其中的光学系统包括光源和分光仪，使用高亮度的激光发生器作为光源，用于产生入射被测物体内的光纤的光波。它的功率大于 1mW， 光频谱位于 808～858nm，入射后其中某一波长的光波被光栅反射回来，并进入分光仪。分光仪是由若干面反射镜和全息光栅组成，主要作用是对光波进行光学处理后，使光波能够准确投射在 CCD 上，将光信号转换成电信号，便于信号的采集和处理。系统中信号采集处理部分是由 CCD 线列传感器 ADC 转换器以及 Altera ExCalibur 开发板组成。它的作用是将投射在 CCD 上的光信号先变为模拟电信号，而后通过 ADC 将信号再转换成数字量信号，然后通过 Altera"s Excalibur 开发板上的片上 Nios 嵌入式系统，对这些数字量信号进行采集和处理，得到相应的温度值和应变值，以便完成整个测量过程。系统框架示意图如图 1所示。 2 光纤光栅（FBG）传感器工作原理 光纤光栅（FBG）传感器是光纤传感器的一种。它不...
