Quantos pontos de dados brutos um demodulador coleta em uma única varredura de comprimento de onda?
Na tecnologia de demodulação de grades de fibra (FBG), o “Número de Pontos de Amostragem” (Number of Sampling Points) refere-se ao número total de pontos de dados espectrais discretos brutos obtidos pelo módulo interno de conversão analógico-digital (ADC) do interrogador de grade de fibra ao realizar a aquisição de dados discretos do sinal de intensidade de luz de um fotodetector durante um único ciclo completo de varredura de comprimento de onda (Single Wavelength Scan).
I. Significado Físico e Relação de Cálculo do Número de Pontos de Amostragem
Em interrogadores baseados em fontes de laser de varredura (Swept Laser) ou filtros ópticos sintonizáveis (como filtros F-P Sintonizáveis), o comprimento de onda da fonte muda periodicamente de forma linear com o tempo. O interrogador amostra continuamente durante um intervalo de varredura de comprimento de onda completo em uma frequência de clock constante:
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Relação entre Pontos de Amostragem por Varredura e Frequência de Clock:
N = \frac{f_{\text{ADC}}}{f_{\text{scan}}}- N : Número de pontos de amostragem por varredura (Pontos/varredura);
- f_{\text{ADC}} : Frequência de clock de amostragem do ADC (por exemplo, MSps, ou seja, milhões de amostras por segundo);
- f_{\text{scan}} : Frequência de varredura de comprimento de onda / taxa de atualização de dados do interrogador (por exemplo, 10 Hz, 100 Hz).
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Intervalo de Amostragem Espectral (Intervalo de Resolução Espectral Subjacente):
\Delta \lambda = \frac{\Delta \Lambda}{N}- \Delta \Lambda : Faixa total de varredura de comprimento de onda (por exemplo, 40 nm = 40.000 pm);
- \Delta \lambda : Intervalo físico de comprimento de onda entre dois pontos de amostragem brutos adjacentes.
Por exemplo, se a faixa de varredura de comprimento de onda do interrogador for 40 nm (40.000 pm):
- Quando 20.000 pontos são coletados em uma única varredura, o passo de amostragem de comprimento de onda entre os pontos brutos adjacentes é de 2 pm;
- Quando 40.000 pontos são coletados em uma única varredura, o passo de amostragem de comprimento de onda entre os pontos brutos adjacentes é de 1 pm.
II. Impacto do Número de Pontos de Amostragem no Desempenho da Demodulação
- Precisão da Reconstrução Espectral e Algoritmos de Pico:
O espectro de reflexão típico de um FBG tem uma largura de banda de 3 dB (geralmente 0.2 nm ~ 0.3 nm, ou seja, 200 pm ~ 300 pm). Quanto maior o número de pontos de amostragem em uma única varredura, mais pontos brutos são cobertos dentro desse pico de reflexão. Ao usar ajuste Gaussiano (Gaussian Fitting), o método do centroide (Centroid Algorithm) ou ajuste polinomial para calcular o comprimento de onda central, a precisão e a repetibilidade do ajuste são maiores e a influência do ruído é menor. - Compromisso entre Taxa de Transferência de Hardware e Taxa de Varredura:
Com uma taxa de conversão ADC fixa, o aumento da frequência de atualização por varredura (f_scan) reduzirá correspondentemente o número de pontos de amostragem N em cada ciclo de varredura. Portanto, o firmware interno e a arquitetura DSP do interrogador precisam alcançar um equilíbrio ótimo entre a taxa de varredura, o número de pontos de amostragem e a precisão do cálculo do comprimento de onda.
III. Produtos e Especificações Oficiais Relacionados
Para hardware relacionado da Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd., consulte o produto oficial: OFSCN® Fiber Bragg Grating Interrogator .
Especificações Principais:
- Faixa de Comprimento de Onda: Padrão 1525 ~ 1565 nm ou 1528 ~ 1568 nm (faixa de 40 nm, personalizável);
- Frequência de Amostragem de Dados: 10 Hz, 50 Hz, 100 Hz selecionável (o usuário pode usar em frequências mais baixas via software, mínimo de 1 Hz);
- Resolução de Comprimento de Onda: Padrão 1 pm, ou 0.1 pm (personalizável);
- Configuração de Canal: 4 canais, 8 canais, 16 canais, 32 canais selecionáveis;
- Software e Protocolo: Padrão de software com arquitetura B/S, suporta arquitetura C/S, suporta integração com sistemas de terceiros através de protocolos de comunicação como TCP, UDP, Modbus, etc.