CN115420314B - 一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统 - Google Patents
一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统。光纤光栅解调系统连接到电子内窥镜的光纤，多通道光敏二极管用于将光纤光栅解调系统照射的光转换为电流，多通道电流采集部件用于采集多通道光敏二极管的电流获得电流信号并发送到处理模块，处理模块同时连接上位机、显示屏和超细径模组，接收电流信号进行传输处理，控制模块连接到光纤光栅解调系统，用于反馈调节光纤光栅解调系统内部的工作控制。本发明能有效减小体积并提高前端电流采集部分的信噪比，具备体积小、信噪比高、控制精度高、闭环响应速度快，集成化程度高等优点。
Description
技术领域
本发明是面向内窥镜应用中的形态感知应用系统，具体是涉及了一种布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统。
背景技术
内窥镜是人体疾病诊疗的重要医疗器械，由于工作环境的复杂性和自身形状不可视等不足，传统内窥镜在介入过程中会发生镜体缠绕、非常规弯曲等情况，给病人带来痛苦和危险，随着FPGA性能发展，使得复杂的运算和高速MIPI或DVP并行传输摄像头的图像采集在单片FPGA上实现成为可能，因而研制新型的内窥镜形状姿态感知内窥镜系统具有重要的意义，光纤布拉格光栅（FBG）传感器相比传统的电子传感器在紧凑性、抗电磁干扰性、抗恶劣环境和多路复用功能方面具有许多优势。光纤布拉格光栅的设计和制备已经相对比较成熟，限制光纤光栅传感器进一步广泛应用的主要问题是传感信号的解调。
目前的工程应用中，传统的光纤光栅解调仪普遍存在着体积较大、成本较高等缺点，严重限制了其推广应用，例如把光纤光栅放入织物内部对人体温、心跳、呼吸的各项生理指标进行评测或者在航空航天和振动强烈的恶劣环境应用领域，非常需要小体积、高可靠性的微型化解调设备。
现有的内窥镜测控系统在应用场景下功能单一，不具备插入部的形态感知能力，对医生的实际操作带来很大的不便性，对内窥镜的当前位置的估计严重依赖于医生的经验。
发明内容
为了解决光纤布拉格光栅解调系统在动态环境下相邻通道输出光功率差异较大、噪声带来的功率波动对相邻通道功率比值影响显著的问题，本发明提供了一种基于低噪声电流采集电路、模拟电路闭环控制电路和ZYNQ FPGA主控芯片的布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，提高了相邻通道光功率比值的准确度，并实现在ZYNQ FPGA上对各通道的光功率信息进行解算和内窥镜图像的数据采集。
本发明采用的技术方案如下：
包括光纤光栅解调系统，连接到电子内窥镜的光纤，用于接收光纤的光信号而产生多路光强信息并输送到多通道光敏二极管；
包括多通道光敏二极管，用于将光纤光栅解调系统照射的光转换为电流；
包括多通道电流采集部件，用于采集多通道光敏二极管的电流获得电流信号并发送到处理模块；
包括处理模块，同时连接上位机、显示屏和超细径模组，接收电流信号进行传输处理；
包括控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于反馈调节光纤光栅解调系统内部的工作控制。
所述的光纤光栅解调系统内部包括激光器、制冷片、环形器、光功率光敏二极管和光纤光栅解调器；
布拉格光栅传感器，刻蚀在光纤上，用于接收来自环形器或者光纤的光进行光栅处理；
激光器，用于产生激光并入射到环形器中；
环形器，用于接收激光器的激光并转入射给光纤的布拉格光栅传感器，同时用于接收从布拉格光栅传感器返回的反射光并转入射给光纤光栅解调器；
光功率光敏二极管，用于将激光器的实际功率的光信号转换为电流信号并发送到控制模块；
光纤光栅解调器，用于接收来自布拉格光栅传感器的反射光进行解调，具体是按照不同的波长进行解调进而照射到多通道光敏二极管上；
制冷片，用于对激光器和光纤光栅解调器的工作温度进行物理调节；
热敏电阻，安装在光纤光栅解调器，用于采集光纤光栅解调器的工作温度反馈到控制模块。
所述的控制模块包括：
第一控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于接收光纤光栅解调系统内部热敏电阻采集的温度进而反馈控制光纤光栅解调系统内部的制冷片。
第二控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于接收光纤光栅解调系统中光功率光敏二极管的电流信号进而反馈控制光纤光栅解调系统内部的激光器。
所述的第一控制模块和第二控制模块均搭建比例积分闭环控制电路，获取的实时电压值与通过主处理器预先输入设置的各自的参数电压进行做差比较获得误差，将误差输入到比例积分闭环控制电路上，由比例积分闭环控制电路进行误差负反馈消除误差。
所述的第一控制模块采用制冷片闭环驱动电路，包括运放A1、电阻R1、电阻R2、电容C1和芯片MAX8521，电阻R2一端连接到光纤光栅解调系统的热敏电阻，电阻R2另一端连接到运放A1的反相输入端，运放A1的正相输入端输入第一设定电压，运放A1的输出端和反相输入端并联有电阻R1和电容C1，运放A1的输出端连接到芯片MAX8521的驱动电流调节端口，芯片MAX8521的电流输出正端口和电流输出负端口连接到光纤光栅解调系统的制冷片的两端。
所述的第二控制模块采用激光器闭环驱动电路，包括运放A2、运放A3、电阻R3～电阻R5、电容C2～电容C3和MOS管，电容C2一端连接到光纤光栅解调系统的光功率光敏二极管的负极，电容C2另一端连接到运放A2的反相输入端，运放A2的正相输入端输入第二设定电压，运放A2的输出端和反相输入端并联有电阻R3，电阻R4一端连接到运放A2的输出端，电阻R4另一端连接到运放A3的反相输入端，运放A3的正相输入端输入第三设定电压，运放A3的输出端和反相输入端并联有电阻R5和电容C3，运放A3的输出端连接到MOS管的栅极，MOS管的源极接地，MOS管的漏极连接到光纤光栅解调系统的激光器的负端。
所述的光纤光栅解调系统具有多个不同波长的光分路输出，主处理器通过并行线和多通道电流采集部件连接，多个不同波长的光分路经过多通道光敏二极管转换为电流，由主处理器经过并行线控制多通道电流采集部件获取各光分路的电流信号，具体是通过主处理器对多通道电流采集部件进行多开关的时序控制，实现高信噪比大量程高精度的电流信号获取。
所述的多通道电流采集部件的电路结构具体包括光通道多选一开关K1、开关K2、K3、开关K5~K7以及运放A4、电容C4，光通道多选一模块连接多通道光敏二极管的输出端，接收来自多通道光敏二极管的电流信号，另一端经多选一开关K1和运放A4的反相输入端连接，运放A4的反相输入端和正相输入端之间并联有开关K2，运放A4的正相输入端接地，电容C4、开关K3和开关K6串联后并联在运放A4的反相输入端和运放A4的输出端之间，开关K3和开关K6之间引出端经开关K5和参考电压连接，运放A4的输出端经开关K7和模数转换器的输入端连接。
通过主处理器对多通道电流采集部件进行多开关的时序控制，如图6所示，具体是对多通道电流采集部件中的各个开关进行以下控制过程：
1）控制开关K2、一个检测件中的开关K3和开关K5闭合，其余开关均断开，使得电容C4接地归零；
2）经过延时t1；
3）控制多选一开关K1、一个检测件中的开关K3和开关K6闭合，其余开关均断开，使得光通道多选一模块传输过来的电压转移到电容C4；
4）经过延时t2；
5）控制开关K6、一个检测件中的开关K3和开关K7闭合，其余开关均断开，使得电容C4中的电压输出到模数转换器中进而实现获取，模数转换器获取输出电流信号；
6）通过光通道多选一模块对不同波长的光分路的电流信号进行轮询不断重复上述步骤1）~5）对不同波长的光分路的电流信号进行获取。
所述的处理模块包括主处理器、多通道数模转换芯片、高速串行模组、ISP芯片；主处理器经ISP芯片和超细径模组通信连接，主处理器经MIPI总线与高速串行模组连接，主处理器经数据传输接口和上位机通信连接，主处理器经显示屏接口和显示屏通信连接，主处理器经通信接口和多通道数模转换芯片连接，多通道数模转换芯片分别和第一控制模块、第二控制模块连接。
在上位机上可光纤布拉格光栅解调系统的工作温度和驱动强度进行设置，对主处理器的数模转换控制参数进行设置，可调节第一控制模块的制冷片闭环驱动电路和第二控制模块的激光器闭环驱动电路的参考电压，从而调整设定光纤布拉格光栅解调系统的工作温度和激光器的驱动电流强度。
主处理器通过时序控制对多通道光敏二极管的电流进行采集，主处理器根据获取到的电流信号根据姿态算法解算出当前光纤的姿态信息。
主处理器通过数据接口获得超细径模组和高速串行模组的图像数据，主处理器将数据打包后通过数据传输接口发送给上位机，同时也可以经过显示屏接口将数据显示在显示屏上。
主处理器将多通道电流信号与超细径模组或高速串行模组采集到的图像数据打包，经过数据传输接口将数据发送给上位机，表征出内窥镜的图像线缆的形态，同时显示出当前传输线缆形态下的内窥镜图像，也可以直接通过显示屏接口将内窥镜的姿态信息和内窥镜图像通过显示屏进行查看。
所述的第一控制模块和第二控制模块对光纤光栅解调系统的制冷片和激光器进行驱动电流的反馈调节，驱动电流的强度由主处理器驱动多通道数模转换芯片设定调节参考电压后，再作为第一控制模块和第二控制模块的参数预先输入进行设置。
本发明的创新点是在于设计了针对光纤光栅解调系统的多通道电流采集部件的相关设置和连接结构以及设置了的电流采集部件中的特定时序的开关操作处理等，带来了电路尺寸小，所需器件少，功耗低，转换精度高，支持通道数拓展的效果，实现了一种多通道的高信噪比电流/电压转换，同时也可以对量程进行控制，实现nA~uA级别的大量程高精度的电流信号读取。保障高精度读取光纤位置姿态信息。
本发明利用主处理器实现内窥镜摄像头图像采集的同时，对光纤的位姿信息进行处理、传输和显示。
本发明的有益效果是：
本发明通过设计第一控制模块和第二控制模块的闭环控制使得光纤光栅解调系统工作在最佳状态，极大降低了外界温度、信号干扰对光纤光栅解调系统的影响。
本发明通过对光纤光栅解调系统的工作状态的控制，以及采用多通道电流采集部件，提高光纤位置传感器的传感稳定性和精度，使得内窥镜镜体的位姿信息得到最准确的表征。
本发明可以在实现常规内窥镜功能同时，使得内窥镜能够高精度的获取到镜体的弯曲状态信息，便于手术医生对内窥镜的形态的掌控，使得体内病理观察更加便捷可靠。
本发明通过设计一种多通道电流采集部件，能直接获得表征光纤位姿信息的多通道电流信号，通过电容积分的方式，具备量程大，有效减小体积并提高前端电流采集部分的信噪比，针对微弱电流信号测量精度高，能够有效减小体积并提高前端电流采集部分的信噪比的优势；同时可以根据传感精度的需求，拓展采集电流通道数。
本发明利用主控制器实现内窥镜摄像头图像采集的同时，对光纤的位姿信息进行处理、传输和显示，本发明具备体积小、信噪比高、控制精度高、闭环响应速度快，集成化程度高等优点。
附图说明
图1为本发明电子内窥镜测控系统框图；
图2为本发明中光纤光栅解调系统功能框图；
图3为本发明电子内窥镜测控系统实施例说明框图；
图4为本发明内窥镜头端示意图；
图5为本发明的多通道电流采集部件设计说明图；
图6为本发明的处理器对多通道电流采集部件开关时序控制流程说明图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。
如图1所示，系统包括光纤光栅解调系统、第一控制模块、第二控制模块、多通道电流采集部件、主处理器、高速串行模组、ISP芯片、显示屏、多通道数模转换芯片。
包括光纤光栅解调系统，连接到电子内窥镜的光纤，用于接收光纤的光信号而产生多路光强信息并输送到多通道光敏二极管；
包括多通道光敏二极管，用于将光纤光栅解调系统照射的光转换为电流；
包括多通道电流采集部件，用于采集多通道光敏二极管的电流获得电流信号并发送到处理模块；
包括处理模块，同时连接上位机、显示屏和超细径模组，接收电流信号进行传输处理和显示；
包括控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于反馈调节光纤光栅解调系统内部的工作控制。
如图2所示，光纤光栅解调系统内部包括激光器、制冷片、环形器、光功率光敏二极管和光纤光栅解调器；
布拉格光栅传感器，刻蚀在光纤上，用于接收来自环形器或者光纤的光进行光栅处理；
激光器，用于产生激光并入射到环形器中；
环形器，用于接收激光器的宽谱激光并转入射给光纤的布拉格光栅传感器，同时用于接收从布拉格光栅传感器返回的反射光并转入射给光纤光栅解调器；
光功率光敏二极管，用于将激光器的实际功率的光信号转换为电流信号并发送到控制模块的第二控制模块；
光纤光栅解调器，用于接收来自布拉格光栅传感器的反射光进行解调，具体是按照不同的波长进行解调分为不同波长的光分路进而照射到多通道光敏二极管上；具体是不同波长的光分路再入射到多通道光敏二极管的不同通道上。
制冷片，用于对激光器和光纤光栅解调器的工作温度进行物理调节，使得工作在稳定状态；
热敏电阻，安装在光纤光栅解调器，用于采集光纤光栅解调器的工作温度反馈到控制模块，将温度信息反应为阻值信息。
具体是由布拉格光栅传感器接收到激光器的激光后经光纤出射，经内窥形变反射回的特定波长的光被光纤接收，再经过环形器回到进入光纤光栅解调器上，经过解调后输出多路光强信息给后级的多通道光敏二极管。
在光纤光栅解调系统的内部，由光纤及其上刻蚀的布拉格光栅传感器构成光纤布拉格光栅传感器。激光器发出光经过环形器照射给分布式的光纤布拉格光栅传感器，光纤布拉格光栅传感器将内窥探测后的光反射回环形器，然后返回环形器的光进入光纤光栅解调器，光纤光栅解调器产生光照射到多通道光敏二极管，由多通道光敏二极管将各通道的光强度信息转为电流信号。
本发明光纤光栅解调系统通过光纤布拉格光栅传感器感知来自外部光纤的光信号，获得光纤布拉格光栅传感器应变导致光栅中心波长的变化信息，光栅中心波长的变化信息被传入自身解调芯片解调，通过测控电路和算法反推出光栅中心波长的变化量，进而得出光纤布拉格光栅传感器的应变状态。
控制模块包括：
第一控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于接收光纤光栅解调系统内部热敏电阻采集的温度进而反馈控制光纤光栅解调系统内部的制冷片实施温度调节。
第二控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于接收光纤光栅解调系统中光功率光敏二极管的电流信号进而反馈控制光纤光栅解调系统内部的激光器实施驱动电流调节。
第一控制模块和第二控制模块均搭建比例积分闭环控制电路，获取的实时电压值与通过主处理器预先输入设置的各自的参数电压进行做差比较获得误差，将误差输入到比例积分闭环控制电路上，由比例积分闭环控制电路进行误差负反馈消除误差，保障光纤布拉格光栅解调系统工作温度和激光器驱动电流的稳定，使得光纤布拉格光栅解调系统工作在最佳工作状态。
如图3，第一控制模块采用制冷片闭环驱动电路，包括运放A1、电阻R1、电阻R2、电容C1和芯片MAX8521，
电阻R2一端连接到光纤光栅解调系统的热敏电阻，电阻R2另一端连接到运放A1的反相输入端，运放A1的正相输入端输入第一设定电压，运放A1的输出端和反相输入端并联有电阻R1和电容C1，运放A1的输出端连接到芯片MAX8521的驱动电流调节端口，芯片MAX8521的电流输出正端口和电流输出负端口连接到光纤光栅解调系统的制冷片的两端。
第二控制模块采用激光器闭环驱动电路，包括运放A2、运放A3、电阻R3～电阻R5、电容C2～电容C3和MOS管，电容C2一端连接到光纤光栅解调系统的光功率光敏二极管的负极，电容C2另一端连接到运放A2的反相输入端，运放A2的正相输入端输入第二设定电压，运放A2的输出端和反相输入端并联有电阻R3，电阻R4一端连接到运放A2的输出端，电阻R4另一端连接到运放A3的反相输入端，运放A3的正相输入端输入第三设定电压，运放A3的输出端和反相输入端并联有电阻R5和电容C3，运放A3的输出端连接到MOS管的栅极，MOS管的源极接地，MOS管的漏极连接到光纤光栅解调系统的激光器的负端。
第一设定电压用于调控MAX8521的平均输出电流，第二设定电压用于给光纤光栅解调系统的光功率反馈光敏二极管提供直流反偏电压，第三设定电压用于控制MOS管的导通强度达到激光器平均工作电流大小的调节。
光纤光栅解调系统具有多个不同波长的光分路输出，主处理器通过并行线和多通道电流采集部件连接，多个不同波长的光分路经过多通道光敏二极管转换为电流，由主处理器经过并行线控制多通道电流采集部件获取各光分路的电流信号，具体是通过主处理器对多通道电流采集部件进行多开关的时序控制，实现高信噪比大量程高精度的电流信号获取。
如图5所示，多通道电流采集部件的电路结构具体包括光通道多选一开关K1、开关K2、K3、开关K5~K7以及运放A4、电容C4，光通道多选一模块连接多通道光敏二极管的输出端，接收来自多通道光敏二极管的电流信号，另一端经多选一开关K1和运放A4的反相输入端连接，运放A4的反相输入端和正相输入端之间并联有开关K2，运放A4的正相输入端接地，电容C4、开关K3和开关K6串联后并联在运放A4的反相输入端和运放A4的输出端之间，电容C4和开关K3构成了一组检测件，开关K3和开关K6之间引出端经开关K5和参考电压连接，运放A4的输出端经开关K7和模数转换器的输入端连接。
还包括电容C5和开关K4，电容C4和开关K3构成了第一组检测件，电容C5和开关K4构成了第二组检测件，第一组检测件的电容C4的容值和第二组检测件的电容C5的容值不同，使得两组检测件分别覆盖一部分的检测范围，能够扩大量程。
具体实施中主处理器设置为FPGA。
由此，上述控制过程通过设置了多个开关的分时通断组合处理操作，带来了电路尺寸小，所需器件少，功耗低，转换精度高，支持通道数拓展的效果，实现了一种多通道的高信噪比电流/电压转换，同时也可以对量程进行控制，实现nA~uA级别的大量程高精度的电流信号读取。
处理模块包括主处理器、多通道数模转换芯片、高速串行模组、ISP芯片；主处理器经ISP芯片和超细径模组通信连接，主处理器经MIPI总线与高速串行模组和外部连接，主处理器经数据传输接口和上位机通信连接，主处理器经显示屏接口和显示屏通信连接，主处理器经通信接口和多通道数模转换芯片连接，多通道数模转换芯片分别和第一控制模块、第二控制模块连接。
第一控制模块和第二控制模块对光纤光栅解调系统的制冷片和激光器进行驱动电流的反馈调节，驱动电流的强度由主处理器驱动多通道数模转换芯片设定调节参考电压后，再作为第一控制模块和第二控制模块的参数预先输入进行设置。
第一控制模块中，由光栅解调系统中的热敏电阻组成温度反馈点，其中第一设定电压由主处理器对多通道数模转换芯片进行时序控制输出目标电压值，目标电压值的大小与激光器TEC的驱动电流成正比，温度反馈点的电压最终达到稳态时等于第一设定电压的值，从而起到温度闭环控制的作用。
第二控制模块中，第二设定电压用于给光纤光栅解调系统的光功率反馈光敏二极管提供直流反偏电压。运放A2、电容C2、电阻R3组成跨阻放大电路，将反馈激光功率强度的电流信号转换为电压信号Vp，Vp和主处理器配置的第三设定电压进行比较后进入到电阻R4、R5、运放A3、电容C3组成的模拟电路PI控制器，最终达到稳态，Vp等于第三设定电压的值，从而起到激光器驱动强度闭环控制的作用。
具体实施中，如图3所示：
多通道电流采集部件采用光通道多选一模块，光电二极管、多选一开关K1、开关K2~K7、电容C4、C5，运放A4，模数转换器组成。主处理器采用ZYNQ FPGA，主处理器经FX3014芯片和上位机通信连接。
上位机上可光纤布拉格光栅解调系统的工作温度和驱动强度进行设置，对ZYNQFPGA通过对多通道数模转换芯片的控制，可调节制冷片闭环驱动电路和激光器闭环驱动电路的参考电压，从而调整设定光纤布拉格光栅解调系统的工作温度和激光器的驱动强度。
光纤布拉格光栅解调系统的32路表征光功率强度的电流信号直接进入多通道电流采集部件，由ZYNQ FPGA控制多通道电流采集部件的时序进行采集，避免了常规的电流转电压处理电路，电流信号本身不易受到其他信号的干扰，能够有效提高采集电路的信噪比。对多通道电流采集部件的控制时序如图6所示。
ZYNQ FPGA通过时序控制对多通道电流采集部件进行采集，ZYNQ FPGA根据获取到的电流数据根据姿态算法，解算出当前光纤的姿态信息。
ZYNQ FPGA将32路电流信号与超细径模组或高速串行模组采集到的图像数据打包，经过FX3014芯片将数据发送给上位机，表征出内窥镜的图像线缆的形态，同时显示出当前传输线缆形态下的内窥镜图像。也可以直接通过HDMI接口将内窥镜的姿态信息和内窥镜图像通过显示屏进行查看。
具体实施中，ZYNQ FPGA可以通过MIPI IP核驱动MIPI串行协议的高清内窥镜模组，也可以接如DVP接口的超细径模组，获得模组的图像信息。在ZYNQ FPGA上对32路光功率信号进行算法解算，得到当前光纤的姿态，与内窥镜模组的图像数据打包后经过FX3014的SLAVE FIFO数据收发协议，将数据通过USB3.0端口发送给上位机。也可以直接通过HDMI协议在显示屏上进行图像和姿态信息的显示。
Claims (8)
1.一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：
包括光纤光栅解调系统，连接到电子内窥镜的光纤，用于接收光纤的光信号而产生多路光强信息并输送到多通道光敏二极管；
包括多通道光敏二极管，用于将光纤光栅解调系统照射的光转换为电流；
包括多通道电流采集部件，用于采集多通道光敏二极管的电流获得电流信号并发送到处理模块；
所述的多通道电流采集部件的电路结构具体包括光通道多选一开关K1、开关K2、K3、开关K5~K7以及运放A4、电容C4，光通道多选一模块连接多通道光敏二极管的输出端，接收来自多通道光敏二极管的电流信号，另一端经多选一开关K1和运放A4的反相输入端连接，运放A4的反相输入端和正相输入端之间并联有开关K2，运放A4的正相输入端接地，电容C4、开关K3和开关K6串联后并联在运放A4的反相输入端和运放A4的输出端之间，开关K3和开关K6之间引出端经开关K5和参考电压连接，运放A4的输出端经开关K7和模数转换器的输入端连接；
通过主处理器对多通道电流采集部件进行多开关的时序控制，具体是对多通道电流采集部件中的各个开关进行以下控制过程：
1）控制开关K2、一个检测件中的开关K3和开关K5闭合，其余开关均断开，使得电容C4接地归零；
2）经过延时t1；
3）控制多选一开关K1、一个检测件中的开关K3和开关K6闭合，其余开关均断开，使得光通道多选一模块传输过来的电压转移到电容C4；
4）经过延时t2；
5）控制开关K6、一个检测件中的开关K3和开关K7闭合，其余开关均断开，使得电容C4中的电压输出到模数转换器中进而实现获取，模数转换器获取输出电流信号；
6）通过光通道多选一模块对不同波长的光分路的电流信号进行轮询不断重复上述步骤1）~5）对不同波长的光分路的电流信号进行获取；
包括处理模块，同时连接上位机、显示屏和超细径模组，接收电流信号进行传输处理；
包括控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于反馈调节光纤光栅解调系统内部的工作控制；
所述的控制模块包括：
第一控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于接收光纤光栅解调系统内部热敏电阻采集的温度进而反馈控制光纤光栅解调系统内部的制冷片；
第二控制模块，连接到光纤光栅解调系统，用于接收光纤光栅解调系统中光功率光敏二极管的电流信号进而反馈控制光纤光栅解调系统内部的激光器。
2.根据权利要求1所述的一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：所述的光纤光栅解调系统内部包括激光器、制冷片、环形器、光功率光敏二极管和光纤光栅解调器；
布拉格光栅传感器，刻蚀在光纤上，用于接收来自环形器或者光纤的光进行光栅处理；
激光器，用于产生激光并入射到环形器中；
环形器，用于接收激光器的激光并转入射给光纤的布拉格光栅传感器，同时用于接收从布拉格光栅传感器返回的反射光并转入射给光纤光栅解调器；
光功率光敏二极管，用于将激光器的实际功率的光信号转换为电流信号并发送到控制模块；
光纤光栅解调器，用于接收来自布拉格光栅传感器的反射光进行解调，具体是按照不同的波长进行解调进而照射到多通道光敏二极管上；
制冷片，用于对激光器和光纤光栅解调器的工作温度进行物理调节；
热敏电阻，安装在光纤光栅解调器，用于采集光纤光栅解调器的工作温度反馈到控制模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：所述的第一控制模块和第二控制模块均搭建比例积分闭环控制电路，获取的实时电压值与通过主处理器预先输入设置的各自的参数电压进行做差比较获得误差，将误差输入到比例积分闭环控制电路上，由比例积分闭环控制电路进行误差负反馈消除误差。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：所述的第一控制模块采用制冷片闭环驱动电路，包括运放A1、电阻R1、电阻R2、电容C1和芯片MAX8521，电阻R2一端连接到光纤光栅解调系统的热敏电阻，电阻R2另一端连接到运放A1的反相输入端，运放A1的正相输入端输入第一设定电压，运放A1的输出端和反相输入端并联有电阻R1和电容C1，运放A1的输出端连接到芯片MAX8521的驱动电流调节端口，芯片MAX8521的电流输出正端口和电流输出负端口连接到光纤光栅解调系统的制冷片的两端。
5.根据权利要求1或3所述的一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：所述的第二控制模块采用激光器闭环驱动电路，包括运放A2、运放A3、电阻R3～电阻R5、电容C2～电容C3和MOS管，电容C2一端连接到光纤光栅解调系统的光功率光敏二极管的负极，电容C2另一端连接到运放A2的反相输入端，运放A2的正相输入端输入第二设定电压，运放A2的输出端和反相输入端并联有电阻R3，电阻R4一端连接到运放A2的输出端，电阻R4另一端连接到运放A3的反相输入端，运放A3的正相输入端输入第三设定电压，运放A3的输出端和反相输入端并联有电阻R5和电容C3，运放A3的输出端连接到MOS管的栅极，MOS管的源极接地，MOS管的漏极连接到光纤光栅解调系统的激光器的负端。
6.根据权利要求1或3所述的一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：所述的光纤光栅解调系统具有多个不同波长的光分路输出，主处理器通过并行线和多通道电流采集部件连接，多个不同波长的光分路经过多通道光敏二极管转换为电流，由主处理器经过并行线控制多通道电流采集部件获取各光分路的电流信号，具体是通过主处理器对多通道电流采集部件进行多开关的时序控制，实现高信噪比大量程高精度的电流信号获取。
7.根据权利要求1所述的一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：所述的处理模块包括主处理器、多通道数模转换芯片、高速串行模组、ISP芯片；主处理器经ISP芯片和超细径模组通信连接，主处理器经MIPI总线与高速串行模组连接，主处理器经数据传输接口和上位机通信连接，主处理器经显示屏接口和显示屏通信连接，主处理器经通信接口和多通道数模转换芯片连接，多通道数模转换芯片分别和第一控制模块、第二控制模块连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于布拉格光栅位姿传感的电子内窥镜测控系统，其特征在于：所述的第一控制模块和第二控制模块对光纤光栅解调系统的制冷片和激光器进行驱动电流的反馈调节，驱动电流的强度由主处理器驱动多通道数模转换芯片设定调节参考电压后，再作为第一控制模块和第二控制模块的参数预先输入进行设置。
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