基于OV9121的光纤加速度图像采集方法研究

• 作 者: 刘涛
• 机 构: 哈尔滨工程大学
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 双芯光纤 加速度计 CMOS图像传感器 图像采集 DSP FPGA

随着航空、航天、建筑、机械等领域飞速发展,振动问题受到了更多的重视,相应地对加速度传感器的性能指标有了更高要求,实时而快速的得到加速度信息是目前的发展趋势。本文结合一种集成式光纤加速度传感器提出了图像采集方法。利用此方法可以使该加速度传感器系统达到对图像的高速采集,实现实时性测量的目标,同时还具有了光源相干性要求不高、受环境温度变化影响小等优点。本文中的加速度传感器由传感探头、光源恒流驱动、CMOS图像传感器、图像信号采集与处理四部分组成。双芯光纤作为传感单元,受惯性力发生弯曲；光源恒流驱动为系统提供稳定的光功率注入,以获得高质量图像；CMOS图像传感器是图像接收装置；图像采集与处理采用DSP+FPGA架构,实现嵌入式与实时性。本文从加速度传感器的系统实现入手,首先完成了传感探头的设计与制作,传感头长度可以调整以适应测量范围的变化；然后完成了光源恒流驱动电路,可以实现0-50mA可调范围以满足实验环境及器件要求；图像传感器选用OV9121,芯片内部集成AD转换模块,输出10bit灰度数据；FPGA芯片完成OV9121的SCCB总线驱动,并实现视频开窗和帧频改变,FPGA芯片上采用中值滤波算法,实现图像采集和图像预处理,完成系统的集成化与实时性测量,方便DSP芯片完成条纹移动量计算得到加速度值。最后,完成了系统软件和硬件的调试,验证了系统的可行性,并针对问题提出了相应的改进方案,为今后的课题开展指明了方向。