多通道FP/FBG混合传感系统高速解调软件设计及其应用
发布时间：2021-09-23 11:12
随着光纤传感技术的发展,点式光纤传感器因为抗电磁干扰、体积小、质量轻、具有良好的绝缘性等显著优点,已经被广泛应用在了交通、建筑、医学、航空航天等工业和军事领域,其中光纤FP传感器和FBG传感器应用最为广泛,但是发展的同时也依旧存在很多问题有待解决。比如工程项目中经常需要FP和FBG两种传感器同时使用,但是现有的点式光纤传感器解调系统大多是峰值解调,不能同时对FP传感器相位和FBG传感器波长进行解调;现有点式光纤传感器解调系统的解调精度、解调速度以及解调系统并行处理通道数还无法满足工程应用的需要等。因此改进和完善点式光纤传感器解调系统具有深刻的现实意义。本论文基于这个出发点,完成了系列工作,总结如下:（1）基于扫描式半导体激光器模块搭建了一套16通道的FP/FBG混合传感器解调硬件系统,其中光谱采集速度可达16通道并行的1000Hz。对解调软件系统做了详细的需求分析。对系统进行了传输数据格式设计、流程设计、界面设计等。提出了通道扩展方法,使基于16通道的解调系统可以搭建出32通道,48通道,64通道甚至更多通道的解调系统,并且分析了通道扩展技术的软件实现。（2）解调原始数据得到了FP传感...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光纤传感技术概述
1.1.1 光纤传感器的基本原理
1.1.2 光纤传感器的分类
1.1.3 光纤传感器的应用
1.2 点式光纤传感器简介
1.3 本论文的研究意义和主要内容
第二章 光纤FP传感器和FBG传感器的基本原理
2.1 光纤FP传感器简介
2.1.1 Fabry-Perot腔的物理结构
2.1.2 光纤FP传感器的基本原理
2.1.3 光纤FP传感器的分类
2.2 光纤FP传感器的解调
2.2.1 强度解调
2.2.2 相位解调
2.3 FBG传感器简介
2.3.1 光栅的基本原理
2.3.2 FBG的基本原理
2.4 FBG传感器的解调
2.4.1 匹配光纤光栅滤波解调法
2.4.2 非平衡M-Z光纤干涉解调法
2.4.3 可调谐窄带光源解调法
2.5 本章小结
第三章 FP/FBG混合传感器解调系统设计及光谱信号获取
3.1 系统原理
3.2 多通道FP/FBG混合传感器高速解调硬件系统
3.3 多通道FP/FBG混合传感器高速解调软件系统
3.3.1 软件需求分析
3.3.2 软件设计
3.4 通道扩展设计及其软件实现
3.5 FP/FBG传感器光谱信号获取、处理及其软件实现
3.5.1 FP/FBG传感器光谱信号的获取及其软件实现
3.5.2 FP/FBG传感器的光谱信号处理及其软件实现
3.6 本章小结
第四章 FP/FBG传感器信号处理及其软件实现
4.1 光纤FP传感器的相位解调及其软件实现
4.1.1 FFT算法求解FP相位
4.1.2 CZT算法求解FP相位
4.1.3 CZT算法与FFT算法比较
4.1.4 利用多线程优化CZT算法解调速度
4.2 FBG传感器信号处理及其软件实现
4.2.1 FBG传感器波长解调及其软件实现
4.2.2 单通道复用多支FBG的原理及其软件实现
4.3 变温环境下光纤FP传感器的温度较准及其软件实现
4.3.1 光纤FP传感器温度校准原理
4.3.2 利用FBG传感器校准光纤FP传感器信号
4.4 本章小结
第五章 软件成果及其应用
5.1 软件成果
5.2 软件应用
5.2.1 应变测量
5.2.2 压强测量
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统[J]. 刘川,饶云江,冉曾令,封莎. 光子学报. 2010(11)
[2]线性调频Z变换在数据处理中的应用[J]. 孙丽军,苏亚斌. 科技资讯. 2009(10)
[3]基于线性调频Z变换的高性能频率估计[J]. 黄玉春,黄载禄,黄本雄,徐书华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(06)
[4]基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统原理研究[J]. 周红军. 激光与红外. 2007(06)
[5]用在频谱细化中Chirp-Z变换的特性分析[J]. 冯志华,刘永斌,张健. 信号处理. 2006(05)
[6]几种基于FFT的频率估计方法精度分析[J]. 齐国清. 振动工程学报. 2006(01)
[7]基于傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器解调研究[J]. 章鹏,朱永,唐晓初,陈伟民. 光学学报. 2005(02)
[8]光纤法布里-珀罗传感器腔长的傅里叶变换解调原理研究[J]. 章鹏,朱永,陈伟民. 光子学报. 2004(12)
[9]光纤传感器的今日与发展[J]. 廖延彪,黎敏. 传感器世界. 2004(02)
[10]两种典型的光纤传感器研究现状与发展趋势[J]. 郑宏军,黎昕,杨恒新. 传感技术学报. 2001(04)
博士论文
[1]光纤过程层析成像技术研究[D]. 阎春生.清华大学 2003
硕士论文
[1]微腔干涉型光纤传感器及解调技术研究[D]. 倪敏.电子科技大学 2012
本文编号：3405600
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光纤传感技术概述
1.1.1 光纤传感器的基本原理
1.1.2 光纤传感器的分类
1.1.3 光纤传感器的应用
1.2 点式光纤传感器简介
1.3 本论文的研究意义和主要内容
第二章 光纤FP传感器和FBG传感器的基本原理
2.1 光纤FP传感器简介
2.1.1 Fabry-Perot腔的物理结构
2.1.2 光纤FP传感器的基本原理
2.1.3 光纤FP传感器的分类
2.2 光纤FP传感器的解调
2.2.1 强度解调
2.2.2 相位解调
2.3 FBG传感器简介
2.3.1 光栅的基本原理
2.3.2 FBG的基本原理
2.4 FBG传感器的解调
2.4.1 匹配光纤光栅滤波解调法
2.4.2 非平衡M-Z光纤干涉解调法
2.4.3 可调谐窄带光源解调法
2.5 本章小结
第三章 FP/FBG混合传感器解调系统设计及光谱信号获取
3.1 系统原理
3.2 多通道FP/FBG混合传感器高速解调硬件系统
3.3 多通道FP/FBG混合传感器高速解调软件系统
3.3.1 软件需求分析
3.3.2 软件设计
3.4 通道扩展设计及其软件实现
3.5 FP/FBG传感器光谱信号获取、处理及其软件实现
3.5.1 FP/FBG传感器光谱信号的获取及其软件实现
3.5.2 FP/FBG传感器的光谱信号处理及其软件实现
3.6 本章小结
第四章 FP/FBG传感器信号处理及其软件实现
4.1 光纤FP传感器的相位解调及其软件实现
4.1.1 FFT算法求解FP相位
4.1.2 CZT算法求解FP相位
4.1.3 CZT算法与FFT算法比较
4.1.4 利用多线程优化CZT算法解调速度
4.2 FBG传感器信号处理及其软件实现
4.2.1 FBG传感器波长解调及其软件实现
4.2.2 单通道复用多支FBG的原理及其软件实现
4.3 变温环境下光纤FP传感器的温度较准及其软件实现
4.3.1 光纤FP传感器温度校准原理
4.3.2 利用FBG传感器校准光纤FP传感器信号
4.4 本章小结
第五章 软件成果及其应用
5.1 软件成果
5.2 软件应用
5.2.1 应变测量
5.2.2 压强测量
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时分复用和窄波长扫描激光的长距离光纤布喇格光栅传感系统[J]. 刘川,饶云江,冉曾令,封莎. 光子学报. 2010(11)
[2]线性调频Z变换在数据处理中的应用[J]. 孙丽军,苏亚斌. 科技资讯. 2009(10)
[3]基于线性调频Z变换的高性能频率估计[J]. 黄玉春,黄载禄,黄本雄,徐书华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2008(06)
[4]基于光楔的光纤法-珀应变传感器解调系统原理研究[J]. 周红军. 激光与红外. 2007(06)
[5]用在频谱细化中Chirp-Z变换的特性分析[J]. 冯志华,刘永斌,张健. 信号处理. 2006(05)
[6]几种基于FFT的频率估计方法精度分析[J]. 齐国清. 振动工程学报. 2006(01)
[7]基于傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器解调研究[J]. 章鹏,朱永,唐晓初,陈伟民. 光学学报. 2005(02)
[8]光纤法布里-珀罗传感器腔长的傅里叶变换解调原理研究[J]. 章鹏,朱永,陈伟民. 光子学报. 2004(12)
[9]光纤传感器的今日与发展[J]. 廖延彪,黎敏. 传感器世界. 2004(02)
[10]两种典型的光纤传感器研究现状与发展趋势[J]. 郑宏军,黎昕,杨恒新. 传感技术学报. 2001(04)
博士论文
[1]光纤过程层析成像技术研究[D]. 阎春生.清华大学 2003
硕士论文
[1]微腔干涉型光纤传感器及解调技术研究[D]. 倪敏.电子科技大学 2012
本文编号：3405600
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