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FreeRTOS多任务分布式光纤传感振动监测系统.docx

更新时间：2026-08-17 09:20:38 大小：43K 上传用户：江岚查看TA发布的资源 标签：FreeRTOS分布式光纤传感振动监测STM32Φ-OTDR 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

基于FreeRTOS多任务的分布式光纤传感振动监测系统

1. 实验概述

分布式光纤传感（Distributed Optical Fiber Sensing, DOFS）是近年来发展迅速的前沿传感技术，利用光纤本身作为传感介质，实现对温度、应变、振动等物理量沿光纤路径的连续分布式测量。相比传统点式传感器，分布式光纤传感具有抗电磁干扰、耐腐蚀、可埋入结构内部、单根光纤长距离（数公里至数十公里）监测等显著优势。其中，基于相位敏感光时域反射计（Φ-OTDR）的分布式振动监测系统在长距离管道安全预警、周界安防、大型结构健康监测等领域具有广泛应用。

本实验基于STM32F777NIH6微控制器，在FreeRTOS实时操作系统上设计并实现一套简化的分布式光纤振动传感信号采集与处理演示系统。系统采用窄线宽激光器（DFB激光器）通过声光调制器（AOM）产生光脉冲注入传感光纤，利用高灵敏度光电探测器（APD）接收后向瑞利散射光信号，经高速ADC采集后通过数字信号处理提取振动位置和强度信息。由于完整Φ-OTDR系统涉及复杂的光学器件和高采样率ADC（通常>100MSPS），本实验采用等效实现方案：使用压电陶瓷（PZT）模拟光纤振动源，通过光电探测器采集模拟散射信号，重点展示数字信号处理算法和FreeRTOS多任务架构。

实验内容涵盖高速ADC数据采集与缓存管理、多脉冲累加平均降噪、差分信号处理提取振动位置、滑动窗口能量检测算法、以及振动事件报警与定位。FreeRTOS的多任务架构使得数据采集、累加平均、差分处理、事件检测和通信输出等任务可以并行运行，满足实时振动监测的指标要求。

2. 系统架构

2.1 硬件组成

· STM32F777NIH6主控芯片

· 高速ADC（AD9226, 12位, 65MSPS，通过FSMC并行接口）

· 光电探测器模块（APD + TIA跨阻放大）

· DFB窄线宽激光器（1550nm, 通过恒流驱动）

· 声光调制器AOM（驱动射频信号，通过DDS生成）


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