4.2.1　功能需求分析及方案选择

本节所研究设计的振动信号监测系统是用来对运行中的电力变压器的振动状态进行监测，基于对该监测系统的应用对象、电力变压器的振动和应用环境的分析，要求该监测系统的解调仪不需要太高的解调频率，解调频率在100～800Hz范围内就可以达到监测要求，但是必须既能够很好地进行静态解调，又能够进行一定范围内的动态解调；另外要求测量点覆盖整个变压器箱体。考虑到系统平台应用的灵活性特点，该监测系统应该具有小体积、比较高的稳定性，另外该监测系统还需满足适用范围广、成本低等要求。

在综合分析系统精度分辨率、系统测量的适用范围、监测系统平台的便携性以及成本价格等各个方面的基础上，本节中基于光纤光栅加速度传感器的电力变压器振动监测系统采用可调谐法布里珀罗(F-P)滤波器解调法来进行设计，对光纤光栅传感器光波信号进行解调。

在选定了基于可调谐F-P滤波器解调方法之后，仍需要合理选择系统其他的硬件资源及处理器。在比较了基于现场可编程门阵列(FPGA)、嵌入式(ARM)以及数字信号处理器(DSP)等几种常用的处理器解决方案之后，基于低成本、高精度、高处理速度等功能要求，选择了基于DSP处理器的解调方案，解调系统结构框图如图4.3所示。该方案通过DSP处理器驱动D/A芯片，产生特殊波形(波形有正弦波、锯齿波和方波，这里根据实际情况产生的是锯齿波)来驱动F-P腔，F-P腔能够进行波长扫描，能够让与共振峰对应一致的波长的光通过F-P腔，这些光波再经衰减器和光耦合器，入射到光纤光栅传感器(FBG)，这种传感器有两种工作模式，一种是透射型的，一种是反射型的，在图4.3中，我们采用的是反射型的光纤光栅加速度传感器。符合振动波长的光将被传输回来，然后光波信号经过光电转换，再进行信号放大和滤波处理，进而输送到DSP处理器控制的A/D 芯片采样处理，最后，通过一定的算法进行数据解析。(https://www.daowen.com)

图4.3　基于DSP解调系统框图

本节所采用的基于DSP的解调方案和常用的基于ARM 或者基于FPGA的解调方案相类似。基于DSP的解调方案中数据解析是在DSP自带的硬件乘法器中进行的，速度较快。基于DSP的方案具有扩展性好的优势，因此在该系统中采用便宜的DSP2812作为处理器。