基于LabVIEW的干涉型光纤加速度计的研究

论文摘要

传感技术是当今正在迅猛发展的技术,也是各国现代化工程技术发展水平的一个重要标志。光纤传感器已被列入现代传感器技术发展方向之一,并在理论和应用上投入大量的研究工作。它极高的灵敏度和较大的动态范围,显现出了巨大的开发潜力。本论文详细论述了干涉型光纤加速度计的基本原理及相应的相位产生载波(PGC)的检测技术,并实现了利用虚拟仪器实现PGC解调的方案。虚拟仪器通过应用程序将计算机与功能化的硬件模块结合起来。用户可以像操作传统仪器一样,通过图形界面来操作这台计算机。它操作简单、易于调试的优势必将得到更加广泛的应用。相位生成载波的零差解调技术常用于干涉型光纤传感器的信号解调。然而由于模拟电路的电子元件间存在阻抗不匹配、过载和温度漂移等问题,因此解调系统不能达到最佳性能。文中介绍了基于虚拟仪器技术的光纤加速度计系统。与传统的硬件设计相比,此方法能够克服模拟电路引入的噪声和元器件间不匹配问题。在虚拟仪器环境下实现信号的采集、显示以及数据处理和相位调制,更具有实际的可行性。本课题在完成了PGC解调的基础之上,又开发了数据采集系统,从而实现了整个系统的完整设计。通过实际测试,验证了系统的准确性,为进一步的研究提供了重要的理论与实践基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤传感器简介
• 1.2 光纤传感器基本原理及分类
• 1.3 光纤传感器的研究现况
• 1.4 课题研究意义及主要内容
• 第2章 光纤加速度计的工作原理
• 2.1 干涉仪理论基础
• 2.1.1 光的干涉理论
• 2.1.2 信号解调方法
• 2.1.3 光纤相位调制机理
• 2.1.4 Mach-Zender双光束光纤干涉仪的基本原理
• 2.2 相位载波零差检测（PGC）方案
• 2.2.1 零差检测方案的引入
• 2.2.2 相位载波的实现方案
• 2.2.3 相位载波零差检测方案的理论分析
• 2.3 光纤加速度计系统概述
• 2.4 本章小结
• 第3章 虚拟仪器技术
• 3.1 虚拟仪器简介
• 3.1.1 虚拟仪器的概念
• 3.1.2 虚拟仪器特点与发展现状
• 3.1.3 虚拟仪器的种类和构成
• 3.2 图形化软件编程平台LabVIEW
• 3.2.1 LabVIEW简介
• 3.2.2 LabVIEW实际应用
• 3.3 仪器驱动
• 3.3.1 仪器驱动概述
• 3.3.2 LabVIEW环境下数据采集卡的驱动
• 3.4 本章小结
• 第4章 PGC检测系统设计
• 4.1 干涉波形仿真实现
• 4.2 PGC检测的LabVIEW实现
• 4.2.1 解调系统分步检测
• 4.2.2 解调结果分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 数据采集系统设计
• 5.1 数据采集概述
• 5.2 数据采集系统的实现
• 5.2.1 数据采集卡的选择
• 5.2.2 采集系统组成
• 5.2.3 数据采集卡的安装和调试
• 5.2.4 DAQ子程序设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统调试与测试结果
• 6.1 系统的调试
• 6.2 测试结果
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢