基于DSP的OTDR信号处理
发布时间：2022-12-18 11:29
光时域反射仪（Optic Time Domain Reflectometry OTDR）是表征光纤传输特性的测量仪器。与传统的传感器相比,基于OTDR原理的分布式光纤传感器,具有诸多优点:“集传感与传输于一体”、单位信息成本低、高空间分辨率、高精度和非破坏性等。而且在具有强电磁干扰或易燃易爆的恶劣环境下,它具有无可比拟的优点。 本论文深入探讨OTDR原理、国内外的研究现状,针对当今OTDR的发展方向,研究了一种基于DSP芯片处理的OTDR系统。论文采用DSP作为下位机的主控和数据处理芯片,它控制激光器发出一束窄脉冲光,并利用光电探测器对后向瑞利信号进行光电转换和利用A/D转换器进行数据采样。然后DSP处理器对采样数据作相应的处理（比如:求和取平均和数字滤波）。最后利用USB和UART接口把处理后的数据传输给PC机。在系统中,PC机只作为参数设定平台和数据显示平台。 本文概述了提高OTDR的精度的各种方法,并详细论述了采用平均求和的方法对ADC的量化精度和OTDR信号信噪比的影响,并推导出不同的噪声对最小量化精度的影响,为采用低位的AD获取高精...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题依据和研究意义
1.2 OTDR 的发展概况及现状
1.3 研究的内容和目的
第二章 OTDR 的原理与结构
2.1 OTDR 工作的理论依据：后向散射理论
2.2 基于DSP 的OTDR 系统设计的总体方案
2.3 OTDR 的技术指标
2.3.1 动态范围
2.3.2 分辨率
第三章 提高空间分辨率和动态范围的方法
3.1 减少信号不必要的损耗
3.2 AD 采样
3.2.1 基本的量化过程分析
3.2.2 求和平均对均方量化误差的影响
3.2.3 噪声对最小均方量化误差的影响
3.3 数据处理速度
3.4 信号处理
3.4.1 求和平均法
3.4.2 编码脉冲
第四章 系统硬件设计
4.1 DSP 芯片简介
4.1.1 可编程DSP 芯片
4.1.2 DSP 选择
4.1.3 TMS320VC5410 处理器的简介
4.2 DSP 最小系统配置
4.2.1 时钟设计
4.2.2 复位电路设计
4.2.3 DSP 的引脚配置
4.3 电源设计
4.3.1 DSP 的电源设计
4.3.2 其他器件的电源设计
4.3.3 省电考虑
4.4 探测电路设计
4.4.1 前置运算放大器
4.4.2 滤波电路
4.4.3 二级运算法放大器和输出电路
4.5 AD 电路设计
4.5.1 模数转换器AD9215 的简介
4.5.2 电路实现
4.6 存储器设计
4.6.1 存储器的分类
4.6.2 DSP 存储空间分配
4.6.3 电平匹配
4.6.4 DSP 扩展空间设计
4.7 通信接口设计
4.7.1 UART 接口设计
4.7.2 USB 接口设计
4.8 基于 DSP 的 OTDR 系统的性能分析
4.8.1 数据处理速度
4.8.2 数据传输速度
4.8.3 系统移植
第五章 系统软件设计
5.1 上位机软件设计
5.1.1 界面设计
5.1.2 UART 通信模块
5.2 下位及软件设计
5.2.1 UART 通信模块
5.2.2 USB 通信模块
5.2.3 数字滤波器设计
第六章 总结
6.1 论文工作总结
6.2 下一步改进的工作
致谢
参考文献
附录一
附录二
附录三
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的取样数字式平均器的设计与实现[J]. 杨兴国,郭勇,马厚雪. 微计算机信息. 2007(05)
[2]使用互补码提高OTDR测量动态范围的方法[J]. 黄大欣,欧中华,刘永智. 电子科技大学学报. 2005(03)
[3]利用重复采样技术提高OTDR中ADC量化精度[J]. 张新慧,彭丽芳,陈宗军,宫士营. 山东工程学院学报. 2002(04)
[4]OTDR中伪随机码应用的新方法[J]. 薛永端,谢菁,徐丙垠. 山东工程学院学报. 2002(02)
[5]OTDR在光纤测量中的应用[J]. 马正先,熊建文,周篪声,麦冠华. 激光杂志. 1999(02)
[6]光纤完全分布式温度传感系统研究进展[J]. 刘建胜,李铮,张其善. 电子科技导报. 1999(03)
[7]利用低位ADC获取高精度量化结果[J]. 王飞雪，郁文贤. 数据采集与处理. 1994(03)
硕士论文
[1]基于DSP的光时域反射仪的研制[D]. 沈美丽.长春理工大学 2002
[2]高性能PC-OTDR技术研究[D]. 代志勇.电子科技大学 2001
本文编号：3721973
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题依据和研究意义
1.2 OTDR 的发展概况及现状
1.3 研究的内容和目的
第二章 OTDR 的原理与结构
2.1 OTDR 工作的理论依据：后向散射理论
2.2 基于DSP 的OTDR 系统设计的总体方案
2.3 OTDR 的技术指标
2.3.1 动态范围
2.3.2 分辨率
第三章 提高空间分辨率和动态范围的方法
3.1 减少信号不必要的损耗
3.2 AD 采样
3.2.1 基本的量化过程分析
3.2.2 求和平均对均方量化误差的影响
3.2.3 噪声对最小均方量化误差的影响
3.3 数据处理速度
3.4 信号处理
3.4.1 求和平均法
3.4.2 编码脉冲
第四章 系统硬件设计
4.1 DSP 芯片简介
4.1.1 可编程DSP 芯片
4.1.2 DSP 选择
4.1.3 TMS320VC5410 处理器的简介
4.2 DSP 最小系统配置
4.2.1 时钟设计
4.2.2 复位电路设计
4.2.3 DSP 的引脚配置
4.3 电源设计
4.3.1 DSP 的电源设计
4.3.2 其他器件的电源设计
4.3.3 省电考虑
4.4 探测电路设计
4.4.1 前置运算放大器
4.4.2 滤波电路
4.4.3 二级运算法放大器和输出电路
4.5 AD 电路设计
4.5.1 模数转换器AD9215 的简介
4.5.2 电路实现
4.6 存储器设计
4.6.1 存储器的分类
4.6.2 DSP 存储空间分配
4.6.3 电平匹配
4.6.4 DSP 扩展空间设计
4.7 通信接口设计
4.7.1 UART 接口设计
4.7.2 USB 接口设计
4.8 基于 DSP 的 OTDR 系统的性能分析
4.8.1 数据处理速度
4.8.2 数据传输速度
4.8.3 系统移植
第五章 系统软件设计
5.1 上位机软件设计
5.1.1 界面设计
5.1.2 UART 通信模块
5.2 下位及软件设计
5.2.1 UART 通信模块
5.2.2 USB 通信模块
5.2.3 数字滤波器设计
第六章 总结
6.1 论文工作总结
6.2 下一步改进的工作
致谢
参考文献
附录一
附录二
附录三
攻读硕士期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DSP的取样数字式平均器的设计与实现[J]. 杨兴国,郭勇,马厚雪. 微计算机信息. 2007(05)
[2]使用互补码提高OTDR测量动态范围的方法[J]. 黄大欣,欧中华,刘永智. 电子科技大学学报. 2005(03)
[3]利用重复采样技术提高OTDR中ADC量化精度[J]. 张新慧,彭丽芳,陈宗军,宫士营. 山东工程学院学报. 2002(04)
[4]OTDR中伪随机码应用的新方法[J]. 薛永端,谢菁,徐丙垠. 山东工程学院学报. 2002(02)
[5]OTDR在光纤测量中的应用[J]. 马正先,熊建文,周篪声,麦冠华. 激光杂志. 1999(02)
[6]光纤完全分布式温度传感系统研究进展[J]. 刘建胜,李铮,张其善. 电子科技导报. 1999(03)
[7]利用低位ADC获取高精度量化结果[J]. 王飞雪，郁文贤. 数据采集与处理. 1994(03)
硕士论文
[1]基于DSP的光时域反射仪的研制[D]. 沈美丽.长春理工大学 2002
[2]高性能PC-OTDR技术研究[D]. 代志勇.电子科技大学 2001
本文编号：3721973
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3721973.html
