基于LabVIEW的光纤多路音视频监测报警系统

论文摘要

目前,视频监控系统都是一个显示器显示多个小画面,不仅给人眼睛造成疲劳,如果有突发情况,监控人员稍微有点走神,都会造成不利后果。而多路音视频监测系统,当有突发情况发生时,能够准确地将音视频信号自动切换到所发生区域,视频画面在屏幕上显示并进行报警。另外,音视频数据量巨大,如果将所有数据都保存,不仅需要大容量存储空间,而且定期要拷贝、清除数据。LabVIEW开关量程序控制模拟多路开关,实现多路音视频信号的自动切换。从而只将被入侵区域的音视频信号传输给主机,这样仅仅将被入侵的那段音视频信息保存,这将会节约很大的磁盘空间。本系统采用的光纤声传感器具有抗电磁干扰能力强、灵敏度高、耐腐蚀、稳定性高等突出优点,在复杂的电磁环境下具有很强的生命力。本系统的光纤声传感器利用单纤反射式强度调制原理,通过多模光纤纤端光场分布理论,得出单纤反射式强度调制型光纤声传感器数学模型以及光纤声传感器灵敏度数学模型。运用MATLAB数值分析方法分析了影响光纤声传感器灵敏度的主要因数,进一步计算出了光纤声传感器的最佳结构参数。根据声-机-电系统等效原理,得到传感器探头内部元件声阻抗等效电路图,进而得到灵敏度模型,优化了声传感器探头。根据设计方案制作了光纤声传感器实物模型。设计了光发射机、光接收机等硬件电路,完成了光纤多路音视频监测系统的搭建,并进行了系统性能测试。通过对系统的性能测试结果表明,所设计的光纤声传感器灵敏度达到63.1mV/Pa左右,比传统的动圈式电传声器灵敏度高,失真度小,其方向性成“8”字形,能够实现360度范围的语音信号拾取,通过音响能够还原语音信号,本系统能够实现多路音视频信号的切换,达到了预期目标。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究意义及现状
• 1.2 本系统的突出优点
• 1.3 本课题要做的主要工作
• 1.4 本文文章结构
• 2 基于 LabVIEW 的多路音视频信号切换设计
• 2.1 开关量控制多路信号切换
• 2.2 LabVIEW 开关量输出软件设计
• 2.2.1 数据采集卡MP4210
• 2.2.2 LabVIEW 开发平台
• 2.2.3 开关量输出程序
• 2.3 本章总结
• 3 光纤声传感器理论分析
• 3.1 单纤反射式强度调制型光纤声传感器数学模型
• 3.1.1 光纤纤端出射光场光强分布理论模型
• 3.1.2 单纤反射强度调制型数学模型
• 3.2 圆形薄膜振动分析
• 3.3 单纤反射式强度调制型光纤声传感器灵敏度分析
• 3.4 本章总结
• 4 光纤声传感器结构设计
• 4.1 光纤声传感器振膜设计
• 4.2 光纤声传感器探头结构设计
• 4.2.1 探头结构
• 4.2.2 探头声阻抗模型
• 4.3 本章结论
• 5 系统硬件电路设计
• 5.1 光发射机
• 5.1.1 发光二极管
• 5.1.2 半导体激光器
• 5.1.3 LED 驱动电流源
• 5.2 光接收机
• 5.2.1 光电倍增管
• 5.2.2 PIN 光电二极管
• 5.2.3 PIN 光接收机的噪声和信噪比
• 5.2.4 光接收机前置放大电路
• 5.3 光收发机系统整体硬件电路
• 5.4 集成光收发机系统
• 5.5 本章总结
• 6 系统测试与数据分析
• 6.1 单纤反射式强度调制接收光强测试
• 6.2 集成光收发机系统线性测试
• 6.3 光纤声传感器性能测试
• 6.3.1 灵敏度与方向性测试
• 6.3.2 频率响应测试
• 6.3.3 与传统麦克风对比测试
• 6.3.4 语音拾取测试
• 6.4 多路开关切换测试
• 6.5 本章结论
• 7 总结与展望
• 7.1 课题所取得的研究成果
• 7.2 课题今后的研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 本课题部分电路实物图
• B. 作者在攻读学位期间发表的论文目录