吳衛(wèi)東，杜蔚然，謝加榮

(1.安徽響水澗抽水蓄能有限公司，安徽 蕪湖 241083； 2.南京南瑞水利水電科技有限公司，江蘇 南京 211106；3.南瑞集團(tuán)(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院)有限公司，江蘇 南京 211106)

電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測的目的是采用有效的檢測手段和分析診斷技術(shù)，及時、準(zhǔn)確地掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，保證設(shè)備的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需對系統(tǒng)的重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的監(jiān)視與檢測。監(jiān)測目的是及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的各種劣化過程的發(fā)展，以求在可能出現(xiàn)故障或性能下降到影響正常工作之前，及時維修、更換，避免發(fā)生危及安全的事故。

光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating)傳感器具有體積小、靈敏度高、不受電磁干擾、可靠性高、成本低、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水利、電力、交通等領(lǐng)域[1-3]。隨著光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展與日趨成熟，其憑借很多傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)所不具備的優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是動態(tài)監(jiān)測首選的傳感形式，目前已成為工程結(jié)構(gòu)動態(tài)監(jiān)測研究的熱點(diǎn)[4]。在電力行業(yè)中，光纖光柵傳感技術(shù)在發(fā)電機(jī)定子測溫、水電站大壩安全監(jiān)測、輸電鐵塔結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域都有非常重要的作用。

為使用光纖光柵傳感器對相應(yīng)的物理量(溫度、擺度、壓力、流量等)進(jìn)行測量，需要對傳感器反射波長進(jìn)行解調(diào)。光纖光柵傳感解調(diào)技術(shù)主要是對傳感器反射波長信號進(jìn)行分析，從而得到相應(yīng)的物理量及其變化量。一個完整的解調(diào)系統(tǒng)方案對于光纖光柵傳感技術(shù)在工程上的應(yīng)用非常重要，目前主要的解調(diào)方法：匹配光柵法、邊緣濾波解調(diào)法、光譜儀解調(diào)法和可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)法等[5-14]。本文采用了可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)法，將其用于光纖光柵傳感器采集裝置的研制。

1 光纖光柵解調(diào)的原理和解調(diào)方案對比

1.1 解調(diào)原理

ASE寬帶光源入射到光纖布拉格光柵上，入射波長滿足布拉格條件：

λB=2neff∧

(1)

式中，λB為光纖光柵反射光中心波長；neff為光纖光柵的有效折射率；∧為光柵的周期。

滿足上述布拉格條件的光將被反射，不滿足的光則發(fā)生透射。

當(dāng)相應(yīng)的物理量(溫度、擺度、壓力、流量等)發(fā)生變化時，neff和∧會隨之改變，從而會導(dǎo)致光纖光柵中心反射波長發(fā)生變化，變化量ΔλB為：

ΔλB=2Δneff∧+2neffΔ∧

(2)

式中，ΔλB為布拉格波長的變化量；Δneff為光纖光柵的彈光效應(yīng)引起的變化；Δ∧為光纖光柵的彈性形變伸縮量，這是由外界應(yīng)力作用引發(fā)的。由該式可知，Δneff和Δ∧與待測物理量之間呈線性關(guān)系。

因此，光纖光柵解調(diào)的基本原理是通過測量和解調(diào)反射波中心波長的大小和改變量，推導(dǎo)計算出外界物理量的變化。

1.2 典型解調(diào)方案對比

1.2.1 光譜儀解調(diào)法

光譜儀解調(diào)法即使用光譜儀等光學(xué)儀器直接測量光纖布拉格光柵反射光譜的波形，進(jìn)而檢測出中心波長，其原理如圖1所示。

圖1 光譜儀解調(diào)法Fig.1 Spectrometer demodulation method

寬帶光源的入射光通過環(huán)形器入射至光纖光柵中，其反射光通過環(huán)形器進(jìn)入光譜儀，通過光譜儀直接顯示光纖布拉格光柵反射光譜的波形，檢測出中心波長。該解調(diào)方案簡單、精度高，但是成本高，檢測速度太慢，無法滿足工程高速解調(diào)需求。

1.2.2 匹配光柵解調(diào)法

匹配光柵解調(diào)法主要使用一個參考光柵進(jìn)行匹配，參考光柵與光纖光柵特性完全一致，只有在特定波長范圍內(nèi)的反射光信號才能通過參考光柵反射。匹配光柵解調(diào)法分為透射式和反射式2種，其原理如圖2所示。

匹配光柵解調(diào)法結(jié)構(gòu)簡單，精度高，但是需要匹配光柵與傳感光柵對應(yīng)匹配，在大量使用光纖光柵傳感器的實(shí)際工程中，必須使用多個匹配光柵，其驅(qū)動電壓也不相同，會導(dǎo)致精度和解調(diào)速度顯著下降。

1.2.3 邊緣濾波解調(diào)法

邊緣濾波解調(diào)法的原理主要是檢測入射光和反射光的功率強(qiáng)弱變化，如圖3所示。

圖3 邊緣濾波解調(diào)法Fig.3 Edge filter demodulation method

寬帶光源的入射光通過環(huán)形器入射至光纖光柵中，其反射光通過環(huán)形器進(jìn)入光耦合器后，一路進(jìn)入邊緣濾波器后，再進(jìn)入光電探測器，另一路直接進(jìn)入光電探測器。兩路信號相除，得到中心波長的變化量。該解調(diào)方案計算速度較快，使用成本較低，但受外界環(huán)境因素和邊緣濾波器穩(wěn)定性影響較大，會產(chǎn)生較大誤差。

1.2.4 可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)法

可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)法又稱可調(diào)諧Fabry-Perot濾波器解調(diào)法，所需設(shè)備體積較小，成本相對較低，計算速度快，范圍寬，精度較高，適用于工程應(yīng)用。

2 可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)系統(tǒng)方案

此方案利用可調(diào)諧F-P濾波器法來獲得光纖光柵的中心波長?？烧{(diào)諧F-P濾波器解調(diào)原理如圖4所示，ASE寬帶光源輸入可調(diào)諧窄帶光纖F-P濾波器，通過鋸齒掃描電壓控制壓電陶瓷改變?yōu)V波器中F-P的腔長，從而改變F-P濾波器的導(dǎo)通頻帶，實(shí)現(xiàn)窄帶掃頻光輸出[11]。F-P濾波器輸出的窄帶光對光纖光柵的整個自由光譜范圍(FSR)進(jìn)行掃描。波長與光纖光柵的中心波長接近的窄帶光會被反射回F-P濾波器，其他的窄帶光都會被透射。反射回F-P濾波器的光進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)換成電信號。由于光纖F-P濾波器的導(dǎo)通頻帶很窄，當(dāng)光纖F-P濾波器的導(dǎo)通中心波長與某一光柵的布拉格波長一致時，這個信號為最強(qiáng)。信號的峰頂對應(yīng)于從這一光纖光柵反射回的波長[15]。光電轉(zhuǎn)換信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，由計算機(jī)進(jìn)行尋峰和波長計算。

圖4 可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)原理Fig.4 Demodulation principle of tunable F-P filter

一般情況下，理論上可以近似認(rèn)為，透射波長與加在可調(diào)諧F-P濾波器上的鋸齒掃描電壓成線性關(guān)系。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于可調(diào)諧F-P濾波器自身的特點(diǎn)，比如F-P腔的溫度漂移性，壓電陶瓷(PZT)的蠕動性和遲滯性，造成在相同鋸齒波電壓控制下，每一個掃描周期內(nèi)，透射波長均會發(fā)生漂移，中心波長變化曲線會改變，無法得到特定鋸齒波電壓下F-P濾波器輸出光的中心波長，造成系統(tǒng)誤差[16]。本解調(diào)系統(tǒng)采用具有穩(wěn)定且已知反射波長的F-P標(biāo)準(zhǔn)具作為參考，對解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行校正，以減少上述原因造成的誤差，提高波長檢測的精度。寬帶光源輸出的光經(jīng)過F-P濾波器，輸出窄帶光，通過耦合器一分為二，一路進(jìn)入光纖光柵傳感器，另外一路進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)具，經(jīng)過解調(diào)得到確定波長的一系列光峰值，將其作為參考標(biāo)準(zhǔn)值。

光纖光柵反射波長在解調(diào)時，用上述參考標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行插值，便得到了一系列的光纖光柵反射波長的峰值。

3 解調(diào)算法實(shí)現(xiàn)

3.1 尋峰算法選擇

為提高光纖光柵波長解調(diào)精度、擴(kuò)大FBG應(yīng)用領(lǐng)域，優(yōu)化的高精度尋峰算法是研究中的重要手段，尋峰算法的性能直接對系統(tǒng)的檢測精度造成影響。直接數(shù)字濾波對波動較大的情況，如峰值點(diǎn)附近功率大幅度跳變、峰值附近有較多噪聲等的FBG反射譜處理效果較差，這種情況下，如果直接將濾波后的FBG反射譜最大點(diǎn)作為待求峰值點(diǎn)，會造成較大誤差。因此，需要采用精度更高的尋峰算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

在數(shù)據(jù)處理過程中，整個FBG反射譜數(shù)據(jù)擬合點(diǎn)數(shù)多、計算量大，如果直接對其進(jìn)行尋峰，會降低處理效率，在大容量FBG檢測中甚至?xí)斐刹糠謹(jǐn)?shù)據(jù)的丟失。為了減少資源浪費(fèi)、提高解調(diào)速度，可以選擇反射譜各個峰值點(diǎn)附近部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，即如圖5所示的閾值。

圖5 尋峰算法閾值的選擇Fig.5 Selection of threshold value of peak searching algorithm

圖5中，選擇峰值點(diǎn)附近部分?jǐn)?shù)據(jù)，即A與B、C與D之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行尋峰計算。

離散數(shù)據(jù)常見的尋峰算法有直接比較法、質(zhì)心法、多項(xiàng)式擬合法、高斯擬合法等[13-14]。

3.1.1 直接比較法

直接比較法是一種簡單直接的尋峰算法，其核心是通過逐次比較的思想來獲得信號曲線的最大值。首先如圖5選擇一個閾值范圍，設(shè)定一個初始峰值，并將其存放在設(shè)定的寄存器之中。初始值設(shè)定完成后，將采集到的數(shù)據(jù)與初始預(yù)設(shè)值相比較，若采集得到的數(shù)據(jù)大于初始峰值，則將采集到的數(shù)據(jù)設(shè)為峰值，作為下一次用來比較的峰值，依次循環(huán)，假設(shè)對于每個光柵的反射信號，A/D芯片總共采集了N組數(shù)據(jù)，那么將N組數(shù)據(jù)依次做完比較之后，最終可以得到反射信號的最大值，也就是峰值。

在實(shí)際應(yīng)用中，光柵反射信號會有不同程度的噪聲，在峰值附近會有畸變，對直接比較法的精度有很大影響，且直接比較法是一個循環(huán)計算的過程，會受到A/D采樣精度及采樣速率等因素的影響。因此，直接比較法的測量精度低、穩(wěn)定度差，最終得到的峰值誤差較大，不適合在對精度要求很高的工程中應(yīng)用，僅可用在對精度要求較低的場合。

3.1.2 多項(xiàng)式擬合法

一個復(fù)雜的多項(xiàng)式可以“過擬合”任意數(shù)據(jù)，是多項(xiàng)式函數(shù)可以接近于任何函數(shù)。多項(xiàng)式擬合法是用連續(xù)曲線逼近光柵反射信號的一種數(shù)據(jù)處理方法，光柵反射信號的波峰曲線符合多項(xiàng)式曲線的特征，因此可以用多項(xiàng)式進(jìn)行擬合：

fn(x)=a0+a1x+…+anxn

(3)

光柵反射信號光譜除了可以用多項(xiàng)式擬合進(jìn)行逼近，也可以進(jìn)行高斯曲線擬合，通過求解相應(yīng)的高斯函數(shù)即可得到光柵反射信號所有波峰的位置，光柵反射信號光譜曲線可以用如下高斯函數(shù)表示：

(4)

式中，f0為反射信號光譜的強(qiáng)度；λm為反射譜峰值波長；Δλ為反射譜的3 dB帶寬值。將上式兩邊取對數(shù)，可以得到反射譜所有的峰值點(diǎn)。

3.1.4 質(zhì)心法

質(zhì)心法又稱功率加權(quán)法，A/D采集到傳感器的功率值后，通常數(shù)值大的點(diǎn)接近峰值位置，而數(shù)值小的點(diǎn)遠(yuǎn)離峰值位置。假定A/D采集到的這些離散點(diǎn)是有質(zhì)量的，其數(shù)值代表質(zhì)量大小，那么可以將離散采樣點(diǎn)構(gòu)成波形的“質(zhì)心”的橫坐標(biāo)認(rèn)為是波形的峰值位置。算法實(shí)現(xiàn)是將FBG反射光的功率作為加權(quán)系數(shù)來計算波長的加權(quán)平均值，這樣就得到反射光功率在波長方向的質(zhì)心位置(反射譜的中心波長值)。設(shè)Pi為光纖光柵反射光功率采樣值，Ni為當(dāng)前窄帶光序列號，N為波形質(zhì)心的點(diǎn)序號，其計算公式為：

(5)

3.2 算法仿真

在Matlab中編寫算法，對同一個光柵反射信號光譜曲線，先取一個峰值點(diǎn)附近部分?jǐn)?shù)據(jù)，借助Matlab中的Curve Fitting Tool工具，分別使用多項(xiàng)式擬合法、高斯擬合法和質(zhì)心法進(jìn)行仿真，觀察擬合的曲線特征，仿真結(jié)果如圖6所示。

圖6 擬合曲線Fig.6 Fitting curve

由圖6可以得到，對于一個峰值點(diǎn)附近部分?jǐn)?shù)據(jù)，高斯擬合法和質(zhì)心法的擬合曲線光滑，擬合度好，而多項(xiàng)式擬合法相對擬合度較差。因此，多項(xiàng)式擬合法不適用于本裝置的尋峰算法。下一步選擇完整的光柵反射信號光譜，分別使用質(zhì)心法和高斯擬合法進(jìn)行尋峰。

在Matlab中分別編寫質(zhì)心法和高斯擬合法尋峰算法程序，對完整的光柵反射信號光譜進(jìn)行尋峰，由圖7所示，總體來看，反射信號曲線比較平滑，放大觀看有少量畸變，此時高斯擬合法可以通過擬合將畸變消除，形成極為光滑的曲線。

圖7 仿真結(jié)果Fig.7 Simulation results

與質(zhì)心法相比，高斯擬合的曲線相對更為平滑，而且噪聲引起的波形畸變對其尋峰算法影響相對更小，但是在仿真過程中，由于高斯擬合法需要對每一個峰進(jìn)行曲線擬合，而光柵反射信號光譜有50個左右的峰值，一次尋峰需要同時對這些曲線進(jìn)行擬合，然后再計算出峰值，計算量極大，這就導(dǎo)致了每一次尋峰計算所需的時間多，在Matlab仿真中發(fā)現(xiàn)，每一次對光柵反射信號光譜的尋峰需要2～3 min才能全部計算完畢，這就意味著在高速動態(tài)光纖光柵解調(diào)中，高斯擬合法無法得到良好應(yīng)用。而質(zhì)心法雖然受噪聲的影響略大，但是計算速度快，經(jīng)過Matlab計算可以得到，其精度也與高斯擬合法接近。

柳紅不響。蘇秋琴說：“你擔(dān)心什么呢？白天明敢在城里找野女人，我就敢給他戴綠帽子；再說在城里你只要掰掰大腿就是錢，錢來得不要太容易呵?！?/p>

綜合上述比較，在本裝置中選擇質(zhì)心法作為尋峰算法。

3.3 FPGA解調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本光纖光柵傳感器采集裝置在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要滿足16通道同時采樣，測點(diǎn)量大、計算較復(fù)雜。此外，可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)要求對不同光纖光柵傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速掃描、采樣和分析，數(shù)據(jù)量大，IO接口數(shù)量多，常見的處理器等難以滿足。FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)具有并行處理、高速運(yùn)行、IO資源豐富的特點(diǎn)[12]，因而在本裝置中得到應(yīng)用。

光纖光柵傳感器采集裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示。FPGA主要完成FP濾波器驅(qū)動控制、ADC采樣控制、UART通信、開出控制、IRIG-B解碼等功能。其中，F(xiàn)P濾波器驅(qū)動控制是通過DAC和驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動電路輸出鋸齒波掃描電壓，驅(qū)動F-P濾波器，得到窄帶掃頻光源，窄帶光一路進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)具，另一路進(jìn)入16路傳感器通道，得到標(biāo)準(zhǔn)具通道的透射光和傳感器通道的反射光，然后再經(jīng)過光電二極管轉(zhuǎn)換為電信號。ADC采樣控制是通過直接對ADC采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理實(shí)現(xiàn)的。光電轉(zhuǎn)換輸出的信號經(jīng)過放大、濾波等信號調(diào)理，進(jìn)入ADC進(jìn)行采樣，F(xiàn)PGA對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理。CPU負(fù)責(zé)系統(tǒng)配置和通信，計算后的數(shù)據(jù)通過CPU轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的物理量，由CPU與上位機(jī)通信進(jìn)行讀取。

圖8 光纖光柵傳感器采集裝置結(jié)構(gòu)Fig.8 Structure of FBG sensor collection device

ADC采樣控制邏輯如圖9所示。FPGA讀取ADC采集到的數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA將采樣值存入FIFO中，根據(jù)FIFO中的采樣值，檢測波形的上升沿和下降沿，然后將采集到的信號進(jìn)行閾值的截取，得到如圖7所示的質(zhì)心法計算的范圍。然后再根據(jù)式(3)分別計算出各個峰的峰值點(diǎn)序列值。

圖9 ADC采樣控制邏輯圖Fig.9 Sampling control logic diagram of ADC

得到峰值點(diǎn)序列值以后，需要使用標(biāo)準(zhǔn)具的參考標(biāo)準(zhǔn)值對其進(jìn)行插值計算，才能轉(zhuǎn)換得到峰值點(diǎn)序列對應(yīng)的實(shí)際波長值。

假設(shè)峰值點(diǎn)(N，λ)位于參考標(biāo)準(zhǔn)峰值點(diǎn)(N1，λ1)和(N2，λ2)之間，由于參考標(biāo)準(zhǔn)峰值點(diǎn)的波長λ1和λ2已知，可以使用插值法求得λ的值。這樣就可以得到峰值點(diǎn)序列對應(yīng)的全部波長值。

4 裝置設(shè)計

4.1 總體設(shè)計

光纖光柵傳感器采集裝置的總體設(shè)計如圖10所示。光纖光柵傳感器串接成鏈路后，通過通信光纜接入光纖光柵傳感器采集裝置，該裝置采集處理數(shù)據(jù)后通過以太網(wǎng)上傳至上位機(jī)進(jìn)行分析，然后通過有線或者無線網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)入遠(yuǎn)程管理計算機(jī)。

圖10 總體設(shè)計Fig.10 General design diagram

裝置中的光學(xué)檢測模塊負(fù)責(zé)對通過光纖接口接入的光纖光柵傳感器進(jìn)行光學(xué)檢測。主控模塊對光學(xué)檢測模塊提供FP濾波器驅(qū)動、光電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采樣、分析處理和顯示。

4.2 硬件設(shè)計

主控制模塊用于控制光學(xué)檢測系統(tǒng)，讀取檢測數(shù)據(jù)，分析處理檢測數(shù)據(jù)，與上位機(jī)進(jìn)行通信，與人機(jī)交互模塊進(jìn)行通信等。該模塊接收來自人機(jī)交互模塊的指令，控制光學(xué)檢測系統(tǒng)工作，待測量完成后，讀取測量數(shù)據(jù)并傳輸給人機(jī)交互模塊，主控制模塊如圖11所示。

圖11 硬件設(shè)計Fig.11 Hardware design diagram

4.3 軟件設(shè)計

4.3.1 軟件主要功能

(1)參數(shù)設(shè)置功能。裝置參數(shù)(如掃描頻率、通道數(shù)量及傳感器校準(zhǔn)等)可根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)置，該功能在“停止”模式下進(jìn)行。

(2)數(shù)據(jù)測量與計算功能。首先讀取FGPA的采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、計算與后續(xù)處理。

(3)數(shù)據(jù)及圖形顯示功能。測量與采集數(shù)據(jù)可通過串口屏進(jìn)行顯示或上送上位機(jī)顯示與后續(xù)處理。

(4)數(shù)據(jù)通信處理功能。裝置具有Modbus與MMS通信接口，以方便進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測與數(shù)據(jù)查看。

4.3.2 軟件架構(gòu)

嵌入式軟件采用多進(jìn)程多線程的軟件結(jié)構(gòu)方式(圖12)，分為主進(jìn)程、串口屏通信進(jìn)程、Modbus通信進(jìn)程及MMS通信進(jìn)程。各進(jìn)程通過共享內(nèi)存與信號量的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、資源共享與同步。

圖12 軟件架構(gòu)Fig.12 Software architecture diagram

5 實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果

完成光纖光柵傳感器采集裝置的樣機(jī)研制之后，對裝置進(jìn)行如下測試，測試結(jié)果顯示在裝置的液晶觸摸屏和上位機(jī)軟件上。

5.1 波長測量范圍測試

使用標(biāo)定波長范圍為1 525～1 565 nm的F-P標(biāo)準(zhǔn)具分別連接至裝置的各個通道上，驗(yàn)證裝置的波長測量范圍。在裝置的液晶觸摸屏上可以得到F-P標(biāo)準(zhǔn)具譜(圖13)，波長為1 525～1 565 nm，完全滿足工程需求。

圖13 光譜顯示Fig.13 Spectrum display diagram

5.2 波長精度測試

為測試裝置精度，在25 ℃下，使用Si255光纖光柵解調(diào)儀和光纖光柵傳感器采集裝置同時對F-P標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行不間斷多次測量，每個通道記錄200次測量結(jié)果，計算平均值、擺動幅度和標(biāo)準(zhǔn)差，并進(jìn)行對比，得到裝置各通道的波長精度，統(tǒng)計結(jié)果見表1(限于篇幅，本文僅取其中一個通道的部分?jǐn)?shù)據(jù))。

表1 測量數(shù)據(jù)記錄Tab.1 Record of measurement data

由表1可以得到，該裝置測量平均值(表1中的平均值)與Si255光纖光柵解調(diào)儀測量平均值(表1中的標(biāo)準(zhǔn)值)非常接近，最大僅有0.5 pm的差距，各通道各波段測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差均在0.5～0.8 pm，這證明該裝置有很好的工作穩(wěn)定性。另外，本裝置測值數(shù)據(jù)的擺動幅度均不超過4 pm，測量精度較好，滿足電力系統(tǒng)監(jiān)測測量精度在5 pm以內(nèi)的要求。

6 工程現(xiàn)場應(yīng)用和結(jié)論

本裝置研發(fā)完成后，已經(jīng)在華能瀾滄江水電股份有限公司烏弄龍水電站得到工程應(yīng)用，該裝置是全國首套基于光纖光柵傳感原理應(yīng)用于發(fā)電機(jī)定子測溫的裝置。目前已在烏弄龍水電站現(xiàn)場運(yùn)行1年多時間，運(yùn)行狀態(tài)良好。

本文根據(jù)可調(diào)諧F-P濾波器解調(diào)系統(tǒng)方案，結(jié)合FPGA資源豐富、高速處理的特點(diǎn)，采用質(zhì)心法尋峰計算，研制了光纖光柵傳感器采集裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)了16通道高速解調(diào)，性能穩(wěn)定，測量精度高，完全滿足工程應(yīng)用的需要。