光時域反射儀（Optic Time Domain Reflectometry OTDR）是表征光纖傳輸特性的測量儀器。與傳統(tǒng)的傳感器相比,基于OTDR原理的分布式光纖傳感器,具有諸多優(yōu)點:“集傳感與傳輸于一體”、單位信息成本低、高空間分辨率、高精度和非破壞性等。而且在具有強電磁干擾或易燃易爆的惡劣環(huán)境下,它具有無可比擬的優(yōu)點。 本論文深入探討OTDR原理、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,針對當今OTDR的發(fā)展方向,研究了一種基于DSP芯片處理的OTDR系統(tǒng)。論文采用DSP作為下位機的主控和數(shù)據(jù)處理芯片,它控制激光器發(fā)出一束窄脈沖光,并利用光電探測器對后向瑞利信號進行光電轉(zhuǎn)換和利用A/D轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)采樣。然后DSP處理器對采樣數(shù)據(jù)作相應的處理（比如:求和取平均和數(shù)字濾波）。最后利用USB和UART接口把處理后的數(shù)據(jù)傳輸給PC機。在系統(tǒng)中,PC機只作為參數(shù)設定平臺和數(shù)據(jù)顯示平臺。 本文概述了提高OTDR的精度的各種方法,并詳細論述了采用平均求和的方法對ADC的量化精度和OTDR信號信噪比的影響,并推導出不同的噪聲對最小量化精度的影響,為采用低位的AD獲取高精... 

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題依據(jù)和研究意義
    1.2 OTDR 的發(fā)展概況及現(xiàn)狀
    1.3 研究的內(nèi)容和目的
第二章 OTDR 的原理與結構
    2.1 OTDR 工作的理論依據(jù)：后向散射理論
    2.2 基于DSP 的OTDR 系統(tǒng)設計的總體方案
    2.3 OTDR 的技術指標
        2.3.1 動態(tài)范圍
        2.3.2 分辨率
第三章 提高空間分辨率和動態(tài)范圍的方法
    3.1 減少信號不必要的損耗
    3.2 AD 采樣
        3.2.1 基本的量化過程分析
        3.2.2 求和平均對均方量化誤差的影響
        3.2.3 噪聲對最小均方量化誤差的影響
    3.3 數(shù)據(jù)處理速度
    3.4 信號處理
        3.4.1 求和平均法
        3.4.2 編碼脈沖
第四章 系統(tǒng)硬件設計
    4.1 DSP 芯片簡介
        4.1.1 可編程DSP 芯片
        4.1.2 DSP 選擇
        4.1.3 TMS320VC5410 處理器的簡介
    4.2 DSP 最小系統(tǒng)配置
        4.2.1 時鐘設計
        4.2.2 復位電路設計
        4.2.3 DSP 的引腳配置
    4.3 電源設計
        4.3.1 DSP 的電源設計
        4.3.2 其他器件的電源設計
        4.3.3 省電考慮
    4.4 探測電路設計
        4.4.1 前置運算放大器
        4.4.2 濾波電路
        4.4.3 二級運算法放大器和輸出電路
    4.5 AD 電路設計
        4.5.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9215 的簡介
        4.5.2 電路實現(xiàn)
    4.6 存儲器設計
        4.6.1 存儲器的分類
        4.6.2 DSP 存儲空間分配
        4.6.3 電平匹配
        4.6.4 DSP 擴展空間設計
    4.7 通信接口設計
        4.7.1 UART 接口設計
        4.7.2 USB 接口設計
    4.8 基于 DSP 的 OTDR 系統(tǒng)的性能分析
        4.8.1 數(shù)據(jù)處理速度
        4.8.2 數(shù)據(jù)傳輸速度
        4.8.3 系統(tǒng)移植
第五章 系統(tǒng)軟件設計
    5.1 上位機軟件設計
        5.1.1 界面設計
        5.1.2 UART 通信模塊
    5.2 下位及軟件設計
        5.2.1 UART 通信模塊
        5.2.2 USB 通信模塊
        5.2.3 數(shù)字濾波器設計
第六章 總結
    6.1 論文工作總結
    6.2 下一步改進的工作
致謝
參考文獻
附錄一
附錄二
附錄三
攻讀碩士期間取得的成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于DSP的取樣數(shù)字式平均器的設計與實現(xiàn)[J]. 楊興國,郭勇,馬厚雪.  微計算機信息. 2007(05)
[2]使用互補碼提高OTDR測量動態(tài)范圍的方法[J]. 黃大欣,歐中華,劉永智.  電子科技大學學報. 2005(03)
[3]利用重復采樣技術提高OTDR中ADC量化精度[J]. 張新慧,彭麗芳,陳宗軍,宮士營.  山東工程學院學報. 2002(04)
[4]OTDR中偽隨機碼應用的新方法[J]. 薛永端,謝菁,徐丙垠.  山東工程學院學報. 2002(02)
[5]OTDR在光纖測量中的應用[J]. 馬正先,熊建文,周篪聲,麥冠華.  激光雜志. 1999(02)
[6]光纖完全分布式溫度傳感系統(tǒng)研究進展[J]. 劉建勝,李錚,張其善.  電子科技導報. 1999(03)
[7]利用低位ADC獲取高精度量化結果[J]. 王飛雪，郁文賢.  數(shù)據(jù)采集與處理. 1994(03)

碩士論文
[1]基于DSP的光時域反射儀的研制[D]. 沈美麗.長春理工大學 2002
[2]高性能PC-OTDR技術研究[D]. 代志勇.電子科技大學 2001



本文編號：3721973