干涉型传感器嵌入式互相关解调系统研究-光学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 干涉型传感器嵌入式互相关解调系统研究 硕 士 研 究 生 ：丁 磊 指 导 教 师 ：吴亚林 教授 学 位 级 别 ：工学硕士 学 科 、 专 业 ：光学工程 所 在 单 位 ：信息与通信工程学院 论文提交日期 ：2014 年 1 月 论文答辩日期 ：2014 年 3 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学 万方数据 万方数据 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng Research on Embedded Cross-Correlation Demodulation System for Interferometric Sensor Candidate: Ding Lei Supervisor: Prof. Wu Yalin Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Optical Engineering Date of Submission: January, 2014 Date of Oral Examination: March, 2014 University: Harbin Engineering University 万方数据 万方数据 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位 12 个月后 □解密后）由哈尔滨工 程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 干涉型 干涉型传感器嵌入式互相关解调系统研究 万方数据 万方数据 摘 要 随着光纤传感技术的发展，干涉型光纤法-珀传感器因其独特的优点成为最早在实 际工程应用的传感器之一。光纤法-珀传感器结构简单、小巧轻便，在长期稳定性和灵 敏度方面具有明显优势，并在位移、温度、振动、压力、声音等诸多物理量的测量方面 发挥着重要的作用。而光纤法-珀传感器的解调方法是系统各指标能否实现的关键，主 要分为强度解调法和相位解调法。本文在总结前人研究成果的基础上，对干涉型光纤法 -珀传感器的互相关解调系统进行了深入的研究。具体研究内容和工作如下： 首先，围绕着课题的研究背景，对光纤法-珀传感器的传统相位解调方法和相关解 调方法的发展现状进行了介绍。 其次，详细分析了基于光楔的互相关解调技术的工作原理，并对特定宽带光源、反 射率条件下的输出信号进行仿真。讨论各参数对输出信号的影响，并确定F-P腔初始腔 长，为解调系统的总体方案设计提供思路。介绍了CCD细分算法，并对传统的重心法进 行了改进。 再次，对光纤法-珀传感器互相关解调系统进行设计，包括硬件电路设计和软件设 计。硬件部分以FPGA为主控芯片，集成了光电转换模块、A/D模块，USB数据传输模块 和DSP处理模块。软件部分主要负责各模块的驱动时序的产生，USB芯片的固件和驱动 程序的编写以及巴特沃斯滤波和线阵CCD细分算法处理工作。 最后，对解调系统各部分进行调试以确保输出结果的正确性。并搭建了实验平台， 对系统的分辨率进行验证。通过实验结果可知，该系统可以实现对线阵CCD信号的采集 和处理功能，基本满足设计要求。 关键词：互相关解调；线阵 CCD；FPGA；DSP 干涉型 干涉型传感器嵌入式互相关解调系统研究 哈尔滨 哈尔滨工程大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 ABSTRACT With the development of optical fiber sensing technology, interferometric