光纤麦克风光电信号处理技术的研究
发布时间：2022-01-07 07:04
在众多传感技术当中,光纤传感因其独特的优良特性,在研究和实际应用中都具有重要意义。而光纤麦克风作为光纤传感技术、信号与信息处理等交叉学科的典型应用,相比于传统的电麦克风,具有灵敏度高、抗干扰能力强、高信噪比、长距离低失真、体积小等优点,在核磁医疗、安防侦听、流量监测等领域都具有一定应用前景。本文针对法布里-珀罗（Fabry-Perot,以下简称F-P）干涉型结构的光纤麦克风,以强度解调的原理,设计了一套仪器化的解调系统,并对该系统的光电控制技术和解调性能进行了研究。主要内容如下:第一章概述了光纤传感技术的特点,指出光纤麦克风与电容式麦克风、动态麦克风相比,具有的独特优势,阐述了当前光纤麦克风的研究现状和本课题的研究意义。第二章对本论文的光纤麦克风传感与解调系统所涉及的主要理论进行介绍。首先,概述了强度调制型和相位调制型光纤麦克风的结构,并着重介绍了光纤麦克风闭环控制系统的强度解调原理,对本论文中的所使用的工作点控制法进行了重点分析。其次,介绍了本系统的光源取样光栅-分布布拉格反射式（Sampled Grating Distributed Bragg Reflector,以下简称SG-D...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 传统麦克风技术与光纤麦克风
1.2.1 电容式麦克风
1.2.2 动态麦克风
1.2.3 光纤麦克风
1.3 光纤麦克风技术国内外研究概况
1.4 课题研究意义及论文主要内容
1.4.1 课题研究意义
1.4.2 论文主要内容
2 光纤麦克风传感与解调系统的理论研究
2.1 强度调制型光纤麦克风
2.2 相位调制型光纤麦克风
2.2.1 F-P干涉结构型
2.2.2 Michelson干涉结构型
2.2.3 Mach-Zehnder干涉结构型
2.2.4 Sagnac干涉结构型
2.3 F-P相位调制型信号解调方案的研究
2.3.1 强度解调法
2.3.2 相位解调法概述
2.4 SG-DBR激光器的原理与特性
2.4.1 SG-DBR激光器原理
2.4.2 SG-DBR激光器模块的构成
2.4.3 SG-DBR激光器温度控制原理
2.5 PIN型光电探测模块的工作原理及选型
2.5.1 PIN型光电探测器的原理
2.5.2 光电探测器的选型及其参数
2.6 本章小结
3 光纤麦克风光电控制系统的设计与实现
3.1 光纤麦克风传感解调系统的方案概述
3.2 光纤麦克风传感探头的结构与封装
3.3 SG-DBR激光器的电流驱动电路设计与波长扫描
3.4 激光器恒温控制设计方案
3.5 光电转换电路的设计与实现
3.6 光电探测模块的标定
3.6.1 AD810 光电转换电路的标定
3.6.2 Thorlabs商用光电探测模块的标定
3.7 A/D转换电路的设计
3.8 系统PCB设计及仿真
3.9 本章小结
4 系统的仪器化实现与解调测试
4.1 上位机Lab VIEW程序设计
4.2 光纤麦克风光电控制系统的仪器化实现
4.3 系统声学性能的测试及分析
4.3.1 光纤麦克风系统的本底噪声测试
4.3.2 光纤麦克风的灵敏度测试
4.3.3 光纤麦克风的频率响应测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]强度解调的F-P干涉型光纤传声器[J]. 王坤博,周瑜,刘超,马宁,魏晓村. 应用声学. 2017(05)
[2]多通道半导体激光器温控系统[J]. 何启欣,刘慧芳,李彬,郑传涛,王一丁. 光学学报. 2017(11)
[3]银薄膜结构的高灵敏度Fabry-Perot光纤声压传感器[J]. 刘彬,刘欢,林杰,金鹏. 哈尔滨工业大学学报. 2016(03)
[4]光纤传感技术的研究进展及应用[J]. 侯俊芳,裴丽,李卓轩,刘超. 光电技术应用. 2012(01)
[5]基于ADN8831的高精度光源驱动控制设计[J]. 李军,刘军,余伟涛,殷建玲. 传感器与微系统. 2010(05)
[6]干涉/强度调制型自校准F-P腔光纤传感器的应变测量[J]. 杨杞,王晓娜. 仪表技术与传感器. 2008(08)
[7]基于M-Z动态干涉仪的全光纤麦克风研究[J]. 吴东方,贾波. 传感技术学报. 2007(07)
[8]SG-DBR激光器波长自动测试控制系统[J]. 陈磊,张靖,张瑞康,江山,毛谦. 光通信研究. 2007(02)
[9]宽可调谐SG-DBR激光器波长测试控制系统[J]. 邓小波,赵华凤,俞涛,何熙,马晓红,周开军. 光电工程. 2006(03)
[10]光纤麦克风传感探头的设计研究[J]. 徐海英,蒋永梁,王丽,刘英,高杰,吴宗汉. 传感技术学报. 2004(04)
博士论文
[1]基于氧化石墨烯的光纤干涉传感技术研究与应用[D]. 庾财斌.电子科技大学 2018
[2]基于Fabry-Perot干涉仪的微型光纤声压传感器关键技术研究[D]. 刘彬.哈尔滨工业大学 2017
[3]近红外光谱吸收式气体检测系统的研究[D]. 李彬.吉林大学 2016
[4]Sagnac干涉式光纤声传感器及其定位技术研究[D]. 吴东方.复旦大学 2008
硕士论文
[1]基于光纤声波探测系统的高灵敏度信号检测方法与实验研究[D]. 吴繁.电子科技大学 2018
[2]用于红外激光气体检测的数字正交锁相放大器的研制[D]. 刘慧芳.吉林大学 2017
[3]基于STM32的半导体激光器驱动电路的设计[D]. 孔庆楠.吉林大学 2016
[4]基于AD7656的信号采集处理板设计[D]. 张鹏远.郑州大学 2014
[5]光纤陀螺精密温度控制系统的设计及其研究[D]. 罗立成.哈尔滨工程大学 2011
[6]白光干涉型光纤麦克风系统的研究[D]. 张成梅.安徽大学 2010
本文编号：3574068
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 传统麦克风技术与光纤麦克风
1.2.1 电容式麦克风
1.2.2 动态麦克风
1.2.3 光纤麦克风
1.3 光纤麦克风技术国内外研究概况
1.4 课题研究意义及论文主要内容
1.4.1 课题研究意义
1.4.2 论文主要内容
2 光纤麦克风传感与解调系统的理论研究
2.1 强度调制型光纤麦克风
2.2 相位调制型光纤麦克风
2.2.1 F-P干涉结构型
2.2.2 Michelson干涉结构型
2.2.3 Mach-Zehnder干涉结构型
2.2.4 Sagnac干涉结构型
2.3 F-P相位调制型信号解调方案的研究
2.3.1 强度解调法
2.3.2 相位解调法概述
2.4 SG-DBR激光器的原理与特性
2.4.1 SG-DBR激光器原理
2.4.2 SG-DBR激光器模块的构成
2.4.3 SG-DBR激光器温度控制原理
2.5 PIN型光电探测模块的工作原理及选型
2.5.1 PIN型光电探测器的原理
2.5.2 光电探测器的选型及其参数
2.6 本章小结
3 光纤麦克风光电控制系统的设计与实现
3.1 光纤麦克风传感解调系统的方案概述
3.2 光纤麦克风传感探头的结构与封装
3.3 SG-DBR激光器的电流驱动电路设计与波长扫描
3.4 激光器恒温控制设计方案
3.5 光电转换电路的设计与实现
3.6 光电探测模块的标定
3.6.1 AD810 光电转换电路的标定
3.6.2 Thorlabs商用光电探测模块的标定
3.7 A/D转换电路的设计
3.8 系统PCB设计及仿真
3.9 本章小结
4 系统的仪器化实现与解调测试
4.1 上位机Lab VIEW程序设计
4.2 光纤麦克风光电控制系统的仪器化实现
4.3 系统声学性能的测试及分析
4.3.1 光纤麦克风系统的本底噪声测试
4.3.2 光纤麦克风的灵敏度测试
4.3.3 光纤麦克风的频率响应测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]强度解调的F-P干涉型光纤传声器[J]. 王坤博,周瑜,刘超,马宁,魏晓村. 应用声学. 2017(05)
[2]多通道半导体激光器温控系统[J]. 何启欣,刘慧芳,李彬,郑传涛,王一丁. 光学学报. 2017(11)
[3]银薄膜结构的高灵敏度Fabry-Perot光纤声压传感器[J]. 刘彬,刘欢,林杰,金鹏. 哈尔滨工业大学学报. 2016(03)
[4]光纤传感技术的研究进展及应用[J]. 侯俊芳,裴丽,李卓轩,刘超. 光电技术应用. 2012(01)
[5]基于ADN8831的高精度光源驱动控制设计[J]. 李军,刘军,余伟涛,殷建玲. 传感器与微系统. 2010(05)
[6]干涉/强度调制型自校准F-P腔光纤传感器的应变测量[J]. 杨杞,王晓娜. 仪表技术与传感器. 2008(08)
[7]基于M-Z动态干涉仪的全光纤麦克风研究[J]. 吴东方,贾波. 传感技术学报. 2007(07)
[8]SG-DBR激光器波长自动测试控制系统[J]. 陈磊,张靖,张瑞康,江山,毛谦. 光通信研究. 2007(02)
[9]宽可调谐SG-DBR激光器波长测试控制系统[J]. 邓小波,赵华凤,俞涛,何熙,马晓红,周开军. 光电工程. 2006(03)
[10]光纤麦克风传感探头的设计研究[J]. 徐海英,蒋永梁,王丽,刘英,高杰,吴宗汉. 传感技术学报. 2004(04)
博士论文
[1]基于氧化石墨烯的光纤干涉传感技术研究与应用[D]. 庾财斌.电子科技大学 2018
[2]基于Fabry-Perot干涉仪的微型光纤声压传感器关键技术研究[D]. 刘彬.哈尔滨工业大学 2017
[3]近红外光谱吸收式气体检测系统的研究[D]. 李彬.吉林大学 2016
[4]Sagnac干涉式光纤声传感器及其定位技术研究[D]. 吴东方.复旦大学 2008
硕士论文
[1]基于光纤声波探测系统的高灵敏度信号检测方法与实验研究[D]. 吴繁.电子科技大学 2018
[2]用于红外激光气体检测的数字正交锁相放大器的研制[D]. 刘慧芳.吉林大学 2017
[3]基于STM32的半导体激光器驱动电路的设计[D]. 孔庆楠.吉林大学 2016
[4]基于AD7656的信号采集处理板设计[D]. 张鹏远.郑州大学 2014
[5]光纤陀螺精密温度控制系统的设计及其研究[D]. 罗立成.哈尔滨工程大学 2011
[6]白光干涉型光纤麦克风系统的研究[D]. 张成梅.安徽大学 2010
本文编号：3574068
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