数字式干涉型光纤传感器进行条纹细分方案的研究

论文摘要

数字式干涉型光纤传感器具有精确度高、抗干扰能力强、易于信号处理与存贮、便于远距离传输等优点,有着很高的军事和工业价值,长期以来一直受到各国的重视。现今我国的研究水平与国外相比还有较大差距,一般为理论上的研究,实用性很差,因此亟待获得技术上的突破,为我国现代化国防建设所用。 论文介绍了光纤传感器与相位调制方案的基本工作原理;分析了普通干涉型光纤传感器检测方案存在的不足,对比普通检测方案说明系统方案的优越性;对数字式干涉型光纤传感器进行条纹细分方案的基本原理进行了详细的理论分析和仿真研究,证明了方案的可行性和正确性,并得出了一些有价值的结论。研究的结果对于合理地应用数字式干涉型光纤传感器进行条纹细分方案,提高对大相移动态加速度信号的检测能力和检测范围有很重要的意义。 课题完成了数字式干涉型光纤传感器条纹细分方案系统的软硬件设计,利用可编程逻辑器件CPLD实现了系统时序脉冲控制,并设计了各关键部分的信号处理电路,基本达到了预期目标。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 光纤传感器概述
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 光纤传感器的特点
• 1.1.3 光纤传感器的分类
• 1.2 数字式干涉型光纤传感器概述
• 1.2.1 数字式传感器的特点与分类
• 1.2.2 条纹细分技术
• 1.3 光纤传感器的国内外研究动态
• 1.4 课题来源
• 1.5 课题的研究意义及研究内容
• 第2章 数字式干涉型光纤传感器理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 Mach-Zehnder双光束光纤干涉仪的光学原理
• 2.2 光纤相位调制机理
• 2.2.1 应力应变效应
• 2.2.2 温度效应
• 2.3 基本的条纹计数式干涉型光纤传感器检测方法
• 2.3.1 基本干涉型光纤传感器检测原理
• 2.3.2 传统干涉型光纤传感器存在问题分析
• 2.4 对传统干涉型光纤传感器的改进
• 2.5 本章小结
• 第3章 数字式干涉型光纤传感器条纹细分技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 数字式干涉型光纤传感器系统检测原理
• 3.3 直接条纹细分的方法和原理
• 3.3.1 直接细分法概述
• 3.3.2 基本方法
• 3.3.3 辨向信号的形成及其正交性分析
• 3.4 相位调制信号和幅度的选择
• 3.5 采样点的设定
• 3.5.1 线性调制的误差分析
• 3.5.2 采样点的设定
• 3.6 本章小结
• 第4章 数字式干涉型光纤传感器进行条纹细分检测方案的设计与实现
• 4.1 系统方案概述
• 4.2 利用 CPLD实现的处理方案
• 4.2.1 CPLD简述
• 4.2.2 VHDL语言概述
• 4.2.3 利用 CPLD实现的方案原理
• 4.2.4 生成采样脉冲
• 4.2.5 可逆计数器counter
• 4.3 光源的选择
• 4.4 光纤传感器单元的选择
• 4.5 光纤传感器检测系统硬件部分各单元电路
• 4.5.1 支路中的采样保持器
• 4.5.2 低通滤波电路
• 4.5.3 过零比较器电路
• 4.5.4 辨向电路
• 4.5.5 计数脉冲产生电路
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢