本文關(guān)鍵詞：基于雙Mach-Zehnder干涉儀的擾動(dòng)定位方法研究

  更多相關(guān)文章： 周界安防 光纖傳感器 時(shí)延估計(jì) 光纖干涉儀 工作點(diǎn)偏移 擾動(dòng)定位

【摘要】：周界安防在國(guó)土安全防衛(wèi)、政府要害部門、電廠、學(xué)校、小區(qū)等區(qū)域性范圍有極大的應(yīng)用價(jià)值。基于光纖傳感的周界安防系統(tǒng)以其高靈敏度、絕緣、抗電磁干擾、可實(shí)現(xiàn)分布式傳感的先天優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)了相較于傳統(tǒng)系統(tǒng)更好的效果。按照測(cè)量方式來(lái)講,光纖傳感器主要有點(diǎn)式傳感器、準(zhǔn)分布式傳感器、全分布式傳感器之分。在擾動(dòng)定位方面,主要使用全分布式光纖傳感器。本文首先介紹了幾種不同的光纖傳感器,隨后重點(diǎn)研究了基于雙Mach-Zehnder(M-Z)干涉儀的擾動(dòng)定位方法。首先,分析了影響光纖干涉儀輸出的一系列因素,以耦合模理論為基礎(chǔ),推導(dǎo)出干涉儀中光纖耦合器的傳輸矩陣,最終得到了光纖干涉儀的理論輸出形式。該結(jié)果表明,干涉儀輸出光強(qiáng)變化與光程差變化密切相關(guān)。其次,簡(jiǎn)要介紹了基于小波分析和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的信號(hào)去噪方法以及本文使用的時(shí)延估計(jì)算法。受系統(tǒng)噪聲影響,干涉輸出信號(hào)中含有大量高頻噪聲,噪聲會(huì)使后續(xù)時(shí)延估計(jì)誤差增大,故信號(hào)分析前的去噪處理是一個(gè)必要過(guò)程。然后,分析采集到的實(shí)際數(shù)據(jù)得知,本應(yīng)有固定時(shí)延的兩組干涉數(shù)據(jù)出現(xiàn)了時(shí)延不穩(wěn)定的情況,具體表現(xiàn)為信號(hào)出現(xiàn)時(shí)前時(shí)后的交替現(xiàn)象,這導(dǎo)致了時(shí)延估計(jì)誤差增大。通過(guò)比較實(shí)際接收數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的不同,最終得到了更加符合實(shí)際情況的雙M-Z干涉儀定位系統(tǒng)的工作點(diǎn)偏移模型,并進(jìn)行了仿真。最后,針對(duì)干涉儀工作點(diǎn)偏移現(xiàn)象,提出了兩種主要的解決思路,即穩(wěn)定擾動(dòng)點(diǎn)的方法和相位解調(diào)法。在此基礎(chǔ)上,以微分交叉相乘為基礎(chǔ),提出了一種基于2×2耦合器的新的相位解調(diào)法,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的解調(diào)發(fā)現(xiàn),與直接估計(jì)時(shí)延相比,新方法取得了更好的定位結(jié)果,這也是本文的最主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：周界安防 光纖傳感器 時(shí)延估計(jì) 光纖干涉儀 工作點(diǎn)偏移 擾動(dòng)定位
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH744.3
【目錄】：

• 中文摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 研究背景與意義11
• 1.2 光纖傳感器的歷史及現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 光纖傳感器的分類11-14
• 1.2.2 周界入侵?jǐn)_動(dòng)中的光纖傳感器14
• 1.2.3 光纖傳感定位的現(xiàn)狀14-19
• 1.3 光纖基礎(chǔ)知識(shí)19-22
• 1.3.1 光纖結(jié)構(gòu)及光的全內(nèi)反射19-20
• 1.3.2 光纖中的模式20-22
• 1.4 論文主要工作及內(nèi)容安排22-24
• 第2章 影響光纖傳感精度的物理因素24-31
• 2.1 單模光纖敏感性24-25
• 2.1.1 彈光效應(yīng)對(duì)光纖的影響24
• 2.1.2 溫度效應(yīng)對(duì)光纖的影響24-25
• 2.2 光纖耦合器25-28
• 2.2.1 雙波導(dǎo)耦合理論25-26
• 2.2.2 星形2×2光纖耦合器模型26-27
• 2.2.3 星形3×3耦合器傳輸特性27-28
• 2.3 光源及光檢測(cè)器對(duì)干涉儀的影響28-30
• 2.3.1 光源特性及應(yīng)用要求28-29
• 2.3.2 光電探測(cè)器及其應(yīng)用要求29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 信號(hào)去噪及時(shí)延估計(jì)方法31-39
• 3.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解31-35
• 3.1.1 經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的實(shí)現(xiàn)方法31-33
• 3.1.2 基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的信號(hào)去噪33-35
• 3.2 離散小波變換35-37
• 3.2.1 離散小波變換基礎(chǔ)35-36
• 3.2.2 小波變換在光纖傳感信號(hào)去噪中的應(yīng)用36-37
• 3.3 定位系統(tǒng)的時(shí)延估計(jì)算法37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 雙M-Z干涉儀定位系統(tǒng)39-49
• 4.1 雙M-Z干涉儀定位系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)39-41
• 4.2 理想情況下雙M-Z干涉儀系統(tǒng)模型41-42
• 4.3 實(shí)際系統(tǒng)與理想系統(tǒng)中模型的區(qū)別42-45
• 4.3.1 理想系統(tǒng)模型及其仿真42-43
• 4.3.2 實(shí)際系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)及其時(shí)延估計(jì)43-45
• 4.4 雙M-Z干涉儀系統(tǒng)的工作點(diǎn)偏移模型及仿真45-47
• 4.5 本章小結(jié)47-49
• 第5章 基于相位解調(diào)法的工作點(diǎn)偏移解決方法49-67
• 5.1 工作點(diǎn)偏移的補(bǔ)償方法49
• 5.2 相位解調(diào)方法總結(jié)49-52
• 5.2.1 零差相位解調(diào)法49-51
• 5.2.2 外差相位解調(diào)法51-52
• 5.3 使用3×3耦合器消除工作點(diǎn)偏移52-55
• 5.3.1 3×3耦合器相位解調(diào)原理52-54
• 5.3.2 3×3耦合器相位解調(diào)仿真54-55
• 5.4 2×2耦合器解調(diào)相位分析及仿真55-64
• 5.4.1 微分交叉相乘法55-56
• 5.4.2 無(wú)噪情況下解調(diào)仿真與時(shí)延估計(jì)56-59
• 5.4.3 有噪情況下解調(diào)仿真59-61
• 5.4.4 有噪信號(hào)解調(diào)輸出的時(shí)延估計(jì)61-64
• 5.5 實(shí)際系統(tǒng)解調(diào)輸出與時(shí)延估計(jì)64-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 內(nèi)容總結(jié)67
• 6.2 工作展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 附件74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 毛良明,孟愛東,張德銀,駱飛;光纖微彎傳感器研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);1999年01期

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本文編號(hào)：832605