基于DSP的光纤氢气传感器信号处理技术的研究

论文摘要

能源是带动世界发展的重要一环,氢气作为一种新型、高效的清洁能源受到各个国家的重视,如何安全的使用氢能源已作为一个重要的课题摆在大家面前。氢气的准确检测关系到了氢能源使用的安全性。有鉴于此,本项目主要研究光纤传感器系统的数字信号处理单元,致力于开发出一种基于DSP处理器的简单、快速且能适应各种环境下的光纤氢气检测系统。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数值计算的方法对信号进行滤波、变换、压缩、识别、增强等加工处理以达到提取有用信息,便于应用的目的。随着计算机和信息学科的快速发展,数字信号处理理论和技术日益成熟,在各个领域得到广泛的应用。本论文首先在广泛阅读和深入了解国内外相关文献的基础上,结合微弱信号的数字处理的相关情况,分析了氢气检测的难点,论证了氢气微弱信号检测的可行性。充分利用数字信号处理的优越性,把DSP处理器引入到光纤氢气传感器检测中。在信号处理系统实现方面,以DSP芯片TMS320F2812为核心,设计和开发了数字信号处理的外围电路。利用TI公司软件开发平台CCS,以微弱信号检测为理论基础,研究了数字滤波器、数字锁定放大器技术,最终实现了性能稳定的光源驱动单元以及光纤氢气的信号检测系统。最后基于以上的讨论和研究,研制出了基于DSP的数字信号处理单元,并在实验室已有平台的支撑下进行了氢气传感器的检测实验。实验结果表明以DSP处理器为核心所开发的信号处理系统在信号分析、处理方面有很大的优越性及广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤氢气传感器
• 1.3 DSP 技术的研究现状
• 1.4 课题的主要工作内容
• 2 氢气传感器信号处理的理论基础
• 2.1 微弱信号检测
• 2.2 快速傅立叶变换
• 2.3 数字滤波器
• 2.4 小结
• 3 光纤氢传感器数字信号处理系统方案的研究与设计
• 3.1 光纤氢气传感器系统简介
• 3.2 传感器数字信号处理系统硬件方案的设计
• 3.3 传感器数字信号处理系统软件方案的设计
• 3.4 小结
• 4 基于 DSP 芯片 TMS320F2812 的数字信号处理系统的实现
• 4.1 硬件的设计与实现
• 4.2 软件的设计与实现
• 4.3 小结
• 5 实验结果与分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验仪器准备
• 5.3 标准氢气检测试验
• 5.4 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献