煤礦井下空間狹窄、環(huán)境復(fù)雜、設(shè)備眾多,導(dǎo)致各類突發(fā)的煤礦事故具有極大的破壞性,會造成井下供電系統(tǒng)的完全癱瘓,而由于備用電源難以支撐長時(shí)間的救援過程,最終造成傳統(tǒng)的人員定位系統(tǒng)與通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)無法正常工作,致使救援隊(duì)伍難以及時(shí)準(zhǔn)確定位被困人員。因此,為了提高煤礦安全生產(chǎn)水平,降低礦難人員死亡率,本文針對煤礦井下重大事故發(fā)生后的無電環(huán)境,開展了可對井下被困人員進(jìn)行無源應(yīng)急救援定位的礦用分布式聲傳感系統(tǒng)研究,從而為煤礦應(yīng)急救援技術(shù)的發(fā)展提供一種新的解決思路與方案。本論文完成的主要工作如下:（1）研究了光纖聲音傳感機(jī)理,設(shè)計(jì)了薩格奈克（Sagnac）與馬赫-澤德爾（Mach-Zehnder）復(fù)合結(jié)構(gòu)的聲檢測系統(tǒng)方案,利用Lab VIEW圖形化編程軟件實(shí)現(xiàn)了礦用分布式光纖聲傳感系統(tǒng)中聲音信號采集、時(shí)頻域信號顯示、頻域信號函數(shù)擬合、寬頻沖擊信號零頻點(diǎn)定位等功能。（2）為了滿足井下集成化多通道信號采集的需求,設(shè)計(jì)了雙通道礦用麥克風(fēng)嵌入式組合方案,利用STM32微控制器實(shí)現(xiàn)了雙路機(jī)械式光開關(guān)的切換控制、信號采集與顯示,使用FreeRTOS系統(tǒng)和STemWin用戶圖像界面庫開發(fā)了嵌入式聲傳感系統(tǒng)人機(jī)交互界... 

【文章來源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)礦用應(yīng)急通訊及人員定位技術(shù)
        1.2.2 光纖聲傳感技術(shù)研究
        1.2.3 薩格奈克光纖聲傳感器定位技術(shù)研究
    1.3 本課題的主要研究內(nèi)容
    1.4 論文安排
第二章 礦用分布式聲傳感系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    2.1 分布式聲傳感系統(tǒng)整體方案
    2.2 光纖聲音傳感與定位機(jī)理分析
        2.2.1 光纖聲音傳感原理分析
        2.2.2 光纖聲音定位原理分析
    2.3 分布式聲傳感系統(tǒng)器件選型
        2.3.1 光源
        2.3.2 光纖耦合器
        2.3.3 光電探測器
        2.3.4 聲源
    2.4 聲傳感系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        2.4.1 軟件總架構(gòu)
        2.4.2 采集參數(shù)設(shè)置及數(shù)據(jù)采集模塊
        2.4.3 數(shù)據(jù)處理模塊
        2.4.4 前面板設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 雙通道礦用麥克風(fēng)嵌入式模塊設(shè)計(jì)
    3.1 雙通道礦用麥克風(fēng)嵌入式模塊方案
    3.2 雙通道礦用麥克風(fēng)嵌入式硬件設(shè)計(jì)
        3.2.1 嵌入式微控制器選型
        3.2.2 顯示輸出與觸摸輸入電路
        3.2.3 光開關(guān)驅(qū)動電路
        3.2.4 A/D采集電路介紹
    3.3 雙通道礦用麥克風(fēng)嵌入式模塊軟件設(shè)計(jì)
        3.3.1 系統(tǒng)任務(wù)
        3.3.2 嵌入式人機(jī)交互界面
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于延遲線的聲傳感定位算法設(shè)計(jì)
    4.1 基于延遲線的聲傳感定位方案設(shè)計(jì)
    4.2 可調(diào)光纖延遲線分類及原理
        4.2.1 增量式可調(diào)光纖延遲線
        4.2.2 高精度連續(xù)可調(diào)光纖延遲線
        4.2.3 增量式和高精度連續(xù)可調(diào)光延遲線比較
    4.3 基于延遲線的聲傳感系統(tǒng)定位算法設(shè)計(jì)與仿真
        4.3.1 定位原理分析
        4.3.2 MATLAB仿真分析
    4.4 特征頻率的獲取
    4.5 本章小結(jié)
第五章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.1 礦用分布式聲傳感系統(tǒng)性能測試
        5.1.1 單音測試方案及結(jié)果
        5.1.2 指向性測試方案及結(jié)果
        5.1.3 頻率響應(yīng)測試方案及結(jié)果
        5.1.4 頻率精度及分辨率測試方案及結(jié)果
    5.2 上位機(jī)系統(tǒng)測試結(jié)果
    5.3 嵌入式雙通道麥克風(fēng)系統(tǒng)及雙通道測試結(jié)果
        5.3.1 嵌入式雙通道麥克風(fēng)系統(tǒng)測試方案
        5.3.2 嵌入式雙通道麥克風(fēng)系統(tǒng)界面及偏移放大測試
        5.3.3 嵌入式雙通道麥克風(fēng)系統(tǒng)雙通道測試結(jié)果
    5.4 聲傳感系統(tǒng)模擬煤礦環(huán)境應(yīng)用測試
    5.5 聲傳感定位系統(tǒng)定位結(jié)果
        5.5.1 延遲線方法定位與零頻點(diǎn)定位結(jié)果對比
        5.5.2 延遲線方法定位重復(fù)性定位結(jié)果
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的多級零頻點(diǎn)定位研究[J]. 王宇,吳瑞東,王東,譚晉隆,劉昕,靳寶全.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]光纖振動傳感系統(tǒng)相位調(diào)制模塊的嵌入式設(shè)計(jì)[J]. 吳瑞東,王宇,王東,譚晉隆,劉昕,靳寶全.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]高精度連續(xù)可調(diào)光纖延遲線技術(shù)[J]. 覃朝堅(jiān).  光通信技術(shù). 2016(07)
[4]基于反饋環(huán)全光纖干涉的一種新型光聲檢測方法[J]. 何宇婧,柳媛瑾,賈波,石藝尉.  復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(01)
[5]煤礦井下人員定位系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王怡文.  內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì). 2015(11)
[6]產(chǎn)煤發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)現(xiàn)狀及安全形勢分析[J]. 祁�，�.  中國煤炭. 2015(08)
[7]光開關(guān)端口獨(dú)立驅(qū)動控制器設(shè)計(jì)[J]. 施維,朱萍玉,許沛勝,申昊文.  國外電子測量技術(shù). 2015(01)
[8]基于STM32和emWin圖形庫的液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 肖林京,于鵬杰,于志豪,常龍,岳明臣.  電視技術(shù). 2015(01)
[9]煤礦井下通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀及趨勢[J]. 呂志強(qiáng).  中國煤炭. 2014(05)
[10]光纖光柵水聽器研究進(jìn)展[J]. 徐漢鋒,李東明,吳國軍.  聲學(xué)與電子工程. 2014(01)

博士論文
[1]基于時(shí)延估計(jì)的干涉型光纖傳感定位系統(tǒng)研究[D]. 吳媛.復(fù)旦大學(xué) 2014
[2]分布式光纖振動傳感器及其定位技術(shù)研究[D]. 許海燕.復(fù)旦大學(xué) 2011
[3]分布式光纖傳感與信息處理技術(shù)的研究及應(yīng)用[D]. 孫琪真.華中科技大學(xué) 2008
[4]分布式光纖油氣長輸管道泄漏檢測及預(yù)警技術(shù)研究[D]. 曲志剛.天津大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于ZigBee的井下人員定位技術(shù)研究[D]. 孫晶晶.燕山大學(xué) 2013
[2]分布式光纖振動傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 王建.華中科技大學(xué) 2011



本文編號：2993291