FPGA控制的光纤环形腔衰荡光谱技术在静冰压力检测中的应用研究

发布时间：2022-12-18 09:28

　　近年来,国家对水资源的开发逐步向国内西北、西南等高寒地区转移,这些地区的水资源在防洪、发电、灌溉等方面具有潜在的应用价值,但高寒地区气候复杂,冬季时间持续久,导致寒区的水库、水电站等水工建筑会在冬季受到静冰压力的威胁,因此研究寒区冰生消过程中静冰压力的变化对寒区水资源转换为实际生产力具有重大意义。针对目前无法实时连续获取冰在生消过程中静冰压力变化的问题,本文利用光纤环形腔衰荡光谱技术结合FPGA脉冲调制技术搭建了光纤环形腔衰荡传感系统,进行了双通道测试实验,并采用该系统对静冰压力进行了初步检测,探究了冰在生消过程中对边界的底面、侧壁产生的静冰压力变化情况,证明该系统具有连续检测的功能。论文主要完成了以下四个工作:1.针对连续检测静冰压力变化的要求,在查阅大量文献的前提下对当前的静冰压力的研究现状及压力检测技术进行了分析,提出了以光纤作为应变传感单元,FPGA调制技术和光纤环形腔衰荡技术为核心的检测方法,实现静冰压力连续检测。2.根据电光调制的原理提出了FPGA脉冲调制的方法,运用基于FPGA的直接数字式频率合成器技术和锁相环倍频技术分别产生电脉冲,从脉宽宽度与电路设计的复杂度着手,确定... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究意义
    1.2 静冰压力的研究现状
    1.3 压力传感器的原理及分类
    1.4 光纤传感技术研究现状及应用前景
    1.5 本文主要内容与结构
第二章 环形腔衰荡光谱技术的基本理论
    2.1 腔衰荡光谱技术理论
    2.2 光纤环形腔衰荡光谱技术
    2.3 影响FLRDS技术测量精度的因素分析
    2.4 本章小结
第三章 基于FPGA的光脉冲调制方案
    3.1 光纤传感脉冲生成系统的结构与原理
    3.2 直流偏置电压源的设计
    3.3 基于FPGA控制的脉冲信号源设计
        3.3.1 FPGA硬件平台及开发工具
        3.3.2 基于直接数字式频率合成器技术的脉冲信号源设计
        3.3.3 基于PLL技术的脉冲信号源设计
    3.4 脉冲整形电路设计
    3.5 本章小结
第四章 FLRDS双路传感系统的搭建与测试
    4.1 复用测量原理
    4.2 实验装置
    4.3 实验结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 静冰压力检测实验
    5.1 静冰压力检测系统的整体设计
    5.2 底部压力实验分析
    5.3 侧壁压力实验分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文及获奖情况
攻读硕士学位期间参与的科研项目



本文编号：3721808