光纖麥克風(fēng)光電信號(hào)處理技術(shù)的研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-07 07:04
在眾多傳感技術(shù)當(dāng)中,光纖傳感因其獨(dú)特的優(yōu)良特性,在研究和實(shí)際應(yīng)用中都具有重要意義。而光纖麥克風(fēng)作為光纖傳感技術(shù)、信號(hào)與信息處理等交叉學(xué)科的典型應(yīng)用,相比于傳統(tǒng)的電麥克風(fēng),具有靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、高信噪比、長(zhǎng)距離低失真、體積小等優(yōu)點(diǎn),在核磁醫(yī)療、安防偵聽、流量監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都具有一定應(yīng)用前景。本文針對(duì)法布里-珀羅(Fabry-Perot,以下簡(jiǎn)稱F-P)干涉型結(jié)構(gòu)的光纖麥克風(fēng),以強(qiáng)度解調(diào)的原理,設(shè)計(jì)了一套儀器化的解調(diào)系統(tǒng),并對(duì)該系統(tǒng)的光電控制技術(shù)和解調(diào)性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:第一章概述了光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn),指出光纖麥克風(fēng)與電容式麥克風(fēng)、動(dòng)態(tài)麥克風(fēng)相比,具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),闡述了當(dāng)前光纖麥克風(fēng)的研究現(xiàn)狀和本課題的研究意義。第二章對(duì)本論文的光纖麥克風(fēng)傳感與解調(diào)系統(tǒng)所涉及的主要理論進(jìn)行介紹。首先,概述了強(qiáng)度調(diào)制型和相位調(diào)制型光纖麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu),并著重介紹了光纖麥克風(fēng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的強(qiáng)度解調(diào)原理,對(duì)本論文中的所使用的工作點(diǎn)控制法進(jìn)行了重點(diǎn)分析。其次,介紹了本系統(tǒng)的光源取樣光柵-分布布拉格反射式(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector,以下簡(jiǎn)稱SG-D...
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:67 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 引言
1.2 傳統(tǒng)麥克風(fēng)技術(shù)與光纖麥克風(fēng)
1.2.1 電容式麥克風(fēng)
1.2.2 動(dòng)態(tài)麥克風(fēng)
1.2.3 光纖麥克風(fēng)
1.3 光纖麥克風(fēng)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究概況
1.4 課題研究意義及論文主要內(nèi)容
1.4.1 課題研究意義
1.4.2 論文主要內(nèi)容
2 光纖麥克風(fēng)傳感與解調(diào)系統(tǒng)的理論研究
2.1 強(qiáng)度調(diào)制型光纖麥克風(fēng)
2.2 相位調(diào)制型光纖麥克風(fēng)
2.2.1 F-P干涉結(jié)構(gòu)型
2.2.2 Michelson干涉結(jié)構(gòu)型
2.2.3 Mach-Zehnder干涉結(jié)構(gòu)型
2.2.4 Sagnac干涉結(jié)構(gòu)型
2.3 F-P相位調(diào)制型信號(hào)解調(diào)方案的研究
2.3.1 強(qiáng)度解調(diào)法
2.3.2 相位解調(diào)法概述
2.4 SG-DBR激光器的原理與特性
2.4.1 SG-DBR激光器原理
2.4.2 SG-DBR激光器模塊的構(gòu)成
2.4.3 SG-DBR激光器溫度控制原理
2.5 PIN型光電探測(cè)模塊的工作原理及選型
2.5.1 PIN型光電探測(cè)器的原理
2.5.2 光電探測(cè)器的選型及其參數(shù)
2.6 本章小結(jié)
3 光纖麥克風(fēng)光電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 光纖麥克風(fēng)傳感解調(diào)系統(tǒng)的方案概述
3.2 光纖麥克風(fēng)傳感探頭的結(jié)構(gòu)與封裝
3.3 SG-DBR激光器的電流驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與波長(zhǎng)掃描
3.4 激光器恒溫控制設(shè)計(jì)方案
3.5 光電轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.6 光電探測(cè)模塊的標(biāo)定
3.6.1 AD810 光電轉(zhuǎn)換電路的標(biāo)定
3.6.2 Thorlabs商用光電探測(cè)模塊的標(biāo)定
3.7 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)
3.8 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)及仿真
3.9 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)的儀器化實(shí)現(xiàn)與解調(diào)測(cè)試
4.1 上位機(jī)Lab VIEW程序設(shè)計(jì)
4.2 光纖麥克風(fēng)光電控制系統(tǒng)的儀器化實(shí)現(xiàn)
4.3 系統(tǒng)聲學(xué)性能的測(cè)試及分析
4.3.1 光纖麥克風(fēng)系統(tǒng)的本底噪聲測(cè)試
4.3.2 光纖麥克風(fēng)的靈敏度測(cè)試
4.3.3 光纖麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)測(cè)試
4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]強(qiáng)度解調(diào)的F-P干涉型光纖傳聲器[J]. 王坤博,周瑜,劉超,馬寧,魏曉村. 應(yīng)用聲學(xué). 2017(05)
[2]多通道半導(dǎo)體激光器溫控系統(tǒng)[J]. 何啟欣,劉慧芳,李彬,鄭傳濤,王一丁. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2017(11)
[3]銀薄膜結(jié)構(gòu)的高靈敏度Fabry-Perot光纖聲壓傳感器[J]. 劉彬,劉歡,林杰,金鵬. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[4]光纖傳感技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 侯俊芳,裴麗,李卓軒,劉超. 光電技術(shù)應(yīng)用. 2012(01)
[5]基于ADN8831的高精度光源驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)[J]. 李軍,劉軍,余偉濤,殷建玲. 傳感器與微系統(tǒng). 2010(05)
[6]干涉/強(qiáng)度調(diào)制型自校準(zhǔn)F-P腔光纖傳感器的應(yīng)變測(cè)量[J]. 楊杞,王曉娜. 儀表技術(shù)與傳感器. 2008(08)
[7]基于M-Z動(dòng)態(tài)干涉儀的全光纖麥克風(fēng)研究[J]. 吳東方,賈波. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2007(07)
[8]SG-DBR激光器波長(zhǎng)自動(dòng)測(cè)試控制系統(tǒng)[J]. 陳磊,張靖,張瑞康,江山,毛謙. 光通信研究. 2007(02)
[9]寬可調(diào)諧SG-DBR激光器波長(zhǎng)測(cè)試控制系統(tǒng)[J]. 鄧小波,趙華鳳,俞濤,何熙,馬曉紅,周開軍. 光電工程. 2006(03)
[10]光纖麥克風(fēng)傳感探頭的設(shè)計(jì)研究[J]. 徐海英,蔣永梁,王麗,劉英,高杰,吳宗漢. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2004(04)
博士論文
[1]基于氧化石墨烯的光纖干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)研究與應(yīng)用[D]. 庾財(cái)斌.電子科技大學(xué) 2018
[2]基于Fabry-Perot干涉儀的微型光纖聲壓傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉彬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]近紅外光譜吸收式氣體檢測(cè)系統(tǒng)的研究[D]. 李彬.吉林大學(xué) 2016
[4]Sagnac干涉式光纖聲傳感器及其定位技術(shù)研究[D]. 吳東方.復(fù)旦大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于光纖聲波探測(cè)系統(tǒng)的高靈敏度信號(hào)檢測(cè)方法與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳繁.電子科技大學(xué) 2018
[2]用于紅外激光氣體檢測(cè)的數(shù)字正交鎖相放大器的研制[D]. 劉慧芳.吉林大學(xué) 2017
[3]基于STM32的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[D]. 孔慶楠.吉林大學(xué) 2016
[4]基于AD7656的信號(hào)采集處理板設(shè)計(jì)[D]. 張鵬遠(yuǎn).鄭州大學(xué) 2014
[5]光纖陀螺精密溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其研究[D]. 羅立成.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[6]白光干涉型光纖麥克風(fēng)系統(tǒng)的研究[D]. 張成梅.安徽大學(xué) 2010
本文編號(hào):3574068
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:67 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 引言
1.2 傳統(tǒng)麥克風(fēng)技術(shù)與光纖麥克風(fēng)
1.2.1 電容式麥克風(fēng)
1.2.2 動(dòng)態(tài)麥克風(fēng)
1.2.3 光纖麥克風(fēng)
1.3 光纖麥克風(fēng)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究概況
1.4 課題研究意義及論文主要內(nèi)容
1.4.1 課題研究意義
1.4.2 論文主要內(nèi)容
2 光纖麥克風(fēng)傳感與解調(diào)系統(tǒng)的理論研究
2.1 強(qiáng)度調(diào)制型光纖麥克風(fēng)
2.2 相位調(diào)制型光纖麥克風(fēng)
2.2.1 F-P干涉結(jié)構(gòu)型
2.2.2 Michelson干涉結(jié)構(gòu)型
2.2.3 Mach-Zehnder干涉結(jié)構(gòu)型
2.2.4 Sagnac干涉結(jié)構(gòu)型
2.3 F-P相位調(diào)制型信號(hào)解調(diào)方案的研究
2.3.1 強(qiáng)度解調(diào)法
2.3.2 相位解調(diào)法概述
2.4 SG-DBR激光器的原理與特性
2.4.1 SG-DBR激光器原理
2.4.2 SG-DBR激光器模塊的構(gòu)成
2.4.3 SG-DBR激光器溫度控制原理
2.5 PIN型光電探測(cè)模塊的工作原理及選型
2.5.1 PIN型光電探測(cè)器的原理
2.5.2 光電探測(cè)器的選型及其參數(shù)
2.6 本章小結(jié)
3 光纖麥克風(fēng)光電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 光纖麥克風(fēng)傳感解調(diào)系統(tǒng)的方案概述
3.2 光纖麥克風(fēng)傳感探頭的結(jié)構(gòu)與封裝
3.3 SG-DBR激光器的電流驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與波長(zhǎng)掃描
3.4 激光器恒溫控制設(shè)計(jì)方案
3.5 光電轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.6 光電探測(cè)模塊的標(biāo)定
3.6.1 AD810 光電轉(zhuǎn)換電路的標(biāo)定
3.6.2 Thorlabs商用光電探測(cè)模塊的標(biāo)定
3.7 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)
3.8 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)及仿真
3.9 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)的儀器化實(shí)現(xiàn)與解調(diào)測(cè)試
4.1 上位機(jī)Lab VIEW程序設(shè)計(jì)
4.2 光纖麥克風(fēng)光電控制系統(tǒng)的儀器化實(shí)現(xiàn)
4.3 系統(tǒng)聲學(xué)性能的測(cè)試及分析
4.3.1 光纖麥克風(fēng)系統(tǒng)的本底噪聲測(cè)試
4.3.2 光纖麥克風(fēng)的靈敏度測(cè)試
4.3.3 光纖麥克風(fēng)的頻率響應(yīng)測(cè)試
4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]強(qiáng)度解調(diào)的F-P干涉型光纖傳聲器[J]. 王坤博,周瑜,劉超,馬寧,魏曉村. 應(yīng)用聲學(xué). 2017(05)
[2]多通道半導(dǎo)體激光器溫控系統(tǒng)[J]. 何啟欣,劉慧芳,李彬,鄭傳濤,王一丁. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2017(11)
[3]銀薄膜結(jié)構(gòu)的高靈敏度Fabry-Perot光纖聲壓傳感器[J]. 劉彬,劉歡,林杰,金鵬. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[4]光纖傳感技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 侯俊芳,裴麗,李卓軒,劉超. 光電技術(shù)應(yīng)用. 2012(01)
[5]基于ADN8831的高精度光源驅(qū)動(dòng)控制設(shè)計(jì)[J]. 李軍,劉軍,余偉濤,殷建玲. 傳感器與微系統(tǒng). 2010(05)
[6]干涉/強(qiáng)度調(diào)制型自校準(zhǔn)F-P腔光纖傳感器的應(yīng)變測(cè)量[J]. 楊杞,王曉娜. 儀表技術(shù)與傳感器. 2008(08)
[7]基于M-Z動(dòng)態(tài)干涉儀的全光纖麥克風(fēng)研究[J]. 吳東方,賈波. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2007(07)
[8]SG-DBR激光器波長(zhǎng)自動(dòng)測(cè)試控制系統(tǒng)[J]. 陳磊,張靖,張瑞康,江山,毛謙. 光通信研究. 2007(02)
[9]寬可調(diào)諧SG-DBR激光器波長(zhǎng)測(cè)試控制系統(tǒng)[J]. 鄧小波,趙華鳳,俞濤,何熙,馬曉紅,周開軍. 光電工程. 2006(03)
[10]光纖麥克風(fēng)傳感探頭的設(shè)計(jì)研究[J]. 徐海英,蔣永梁,王麗,劉英,高杰,吳宗漢. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2004(04)
博士論文
[1]基于氧化石墨烯的光纖干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)研究與應(yīng)用[D]. 庾財(cái)斌.電子科技大學(xué) 2018
[2]基于Fabry-Perot干涉儀的微型光纖聲壓傳感器關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 劉彬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]近紅外光譜吸收式氣體檢測(cè)系統(tǒng)的研究[D]. 李彬.吉林大學(xué) 2016
[4]Sagnac干涉式光纖聲傳感器及其定位技術(shù)研究[D]. 吳東方.復(fù)旦大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于光纖聲波探測(cè)系統(tǒng)的高靈敏度信號(hào)檢測(cè)方法與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳繁.電子科技大學(xué) 2018
[2]用于紅外激光氣體檢測(cè)的數(shù)字正交鎖相放大器的研制[D]. 劉慧芳.吉林大學(xué) 2017
[3]基于STM32的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[D]. 孔慶楠.吉林大學(xué) 2016
[4]基于AD7656的信號(hào)采集處理板設(shè)計(jì)[D]. 張鵬遠(yuǎn).鄭州大學(xué) 2014
[5]光纖陀螺精密溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其研究[D]. 羅立成.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[6]白光干涉型光纖麥克風(fēng)系統(tǒng)的研究[D]. 張成梅.安徽大學(xué) 2010
本文編號(hào):3574068
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