可见及中红外LED在光通信和光传感方面的应用研究

发布时间：2018-01-04 23:33

本文关键词：可见及中红外LED在光通信和光传感方面的应用研究　出处：《安徽大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：众所周知,LED是新一代的光源,其制造技术变得日益成熟,LED的发光效率和寿命有了极大提升,种类也变得繁多,时至今日,LED发光光谱已经遍及可见光、红外、紫外等光谱范围,发光强度得到很大提高。由于LED兼具绿色环保、体积小、发热少等传统光源所不具有的优点,可应用于LED显示、照明以及可见光通信和红外传感等众多领域。本论文主要研究内容:在为应对频带资源日益变窄,传统通信保密性较弱而发展起来的基于白光LED可见光通信技术的基础上,制作了一套基于白光LED的远距离语音传输系统,以及在红外吸收技术基础上,制作了一种具有防爆、抗电磁干扰的基于红外LED甲烷检测传感器。论文主要通过以下几个方面对其进行了研究。第一章主要介绍了 LED的应用、可见光通信技术和甲烷气体浓度检测传感技术的国内外的研究现状同时引出本论文的研究意义和研究内容。第二章介绍了 LED的基本结构和基本特性如伏安特性、温度特性等,并在此基础上做出了对用于可见光通信的白光LED以及甲烷检测的红外LED的各项参数的优化选择。第三章在对可见光通信技术充分分析的基础上,提出了系统的整体设计方案以及详细介绍了光学系统、硬件电路系统以及软件系统的设计,并对系统进行了传输距离和信噪比的测试。首先采用滤光透镜提高信号的接收强度,减少非信号光的干扰,然后依据语音传输技术要求,设计了 LED驱动电路、A/D转化电路、滤波放大电路、稳压电源电路以及单片机的功能软件程序,最后进行了系统性能测试。第四章介绍了甲烷传感器的种类以及测量甲烷的方法,制作了一种根据朗伯比尔定律和采用直接测量方法的简便甲烷浓度检测传感器。同时,设计了甲烷浓度检测传感器系统中的LED发射电路,PD接收电路,铝制气体吸收腔以及数据采集程序,最后测试分析了实验结果。第五章是总结概括论文的研究内容以及在吸取国内外同类实验经验的基础上,查找并弥补不足,提出实验进一步进行的规划设计,同时对本实验研究方向进行了展望。本论文设计了可见光语音通信的远距离传输系统,传输速率可达1Mbit/s,信噪比大于30dB,传输距离超过100米,并设计了一种体积小、电路结构简单、分辨率高的基于中红外LED甲烷气体传感器。
[Abstract]:This paper introduces the basic structure and basic characteristics of LED , such as volt - ampere characteristic , temperature characteristic and so on , and designs the LED driving circuit , the A / D conversion circuit , the filter amplifying circuit , the voltage - stabilized power supply circuit and the single - chip microcomputer . The transmission distance exceeds 100 meters , and a small size , simple circuit structure and high resolution is designed .

【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN312.8;TN929.1;TP212

【参考文献】