本文關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)用光纖Bragg光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著光通信技術(shù)的發(fā)展,光纖傳感技術(shù)逐漸引起人們的重視,并成為傳感領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。光纖布拉格光柵(FBG)是光纖傳感領(lǐng)域里一種新的類型,它具有電氣絕緣、抗電磁干擾、靈敏度高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn),并且利用復(fù)用技術(shù)很容易組建傳感網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)分布式測量,因而被廣泛用于航空航天、能源化工、電力監(jiān)測等領(lǐng)域。如何快速有效的解調(diào)出光纖光柵傳感信號(hào)是應(yīng)用的前提,而解調(diào)系統(tǒng)的成本與體積限制了它在工程中的使用,因此,設(shè)計(jì)一種低成本、小型化的光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)是光纖光柵傳感器技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵所在。本文分析了國內(nèi)外光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展,在對(duì)光纖光柵解調(diào)原理深入了解的基礎(chǔ)上,對(duì)比常用解調(diào)方法各自的優(yōu)缺點(diǎn),出于實(shí)用性和可行性的考慮,最終選用可調(diào)諧F-P濾波法作為本文的解調(diào)方法,利用波分復(fù)用技術(shù)組建分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。硬件部分首先介紹系統(tǒng)中用到的光學(xué)器件,并根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)選型;然后以FPGA作為核心處理器,完成硬件電路的搭建,包括F-P濾波器驅(qū)動(dòng)電路、光電檢測電路、A/D數(shù)據(jù)采集電路。最后基于LabVIEW軟件開發(fā)平臺(tái),完成上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì),通過串口對(duì)下位機(jī)數(shù)據(jù)的采集并實(shí)時(shí)顯示,完成在線監(jiān)測功能。信號(hào)處理部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心,針對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行小波閾值去噪處理,濾除高頻噪聲,提高輸入信號(hào)的信噪比。本文在傳統(tǒng)小波閾值去噪算法中軟、硬閾值函數(shù)以及現(xiàn)有文獻(xiàn)所設(shè)計(jì)閾值函數(shù)的基礎(chǔ)上,構(gòu)造一個(gè)新的閾值函數(shù),該函數(shù)對(duì)噪聲的處理在信噪比和均方根誤差上具有更好的優(yōu)越性。再通過尋峰算法得出中心波長,進(jìn)而計(jì)算出待測量的值。最后對(duì)整個(gè)解調(diào)系統(tǒng)的檢測結(jié)果進(jìn)行分析,給出了小波閾值去噪仿真圖。并通過溫度傳感實(shí)驗(yàn),把本文提出的閾值函數(shù)去噪算法運(yùn)用到解調(diào)系統(tǒng)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,運(yùn)用該算法搭建的系統(tǒng)對(duì)溫度的檢測線性度高,檢測精度滿足工程需求,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo),具有進(jìn)一步的研究開發(fā)意義。
【關(guān)鍵詞】：光纖布拉格光柵 F-P濾波器 FPGA 小波閾值去噪
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212;TM76
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 研究目的和研究意義8-9
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第二章 光纖Bragg光柵傳感及解調(diào)理論基礎(chǔ)13-33
• 2.1 光纖Bragg光柵傳感原理13-18
• 2.1.1 光纖Bragg光柵的基本特性13-15
• 2.1.2 光纖Bragg光柵溫度傳感特性15-16
• 2.1.3 光纖Bragg光柵應(yīng)變傳感特性16-17
• 2.1.4 光纖Bragg光柵溫度-應(yīng)力交叉敏感特性17-18
• 2.2 光纖Bragg光柵解調(diào)的基本方法18-23
• 2.2.1 光譜儀解調(diào)法18-19
• 2.2.2 邊緣濾波器檢測法19-21
• 2.2.3 匹配光柵解調(diào)法21-22
• 2.2.4 非平衡M-Z干涉解調(diào)法22
• 2.2.5 邁克爾遜干涉解調(diào)法22-23
• 2.3 基于可調(diào)諧F-P濾波器的傳感解調(diào)方案23-26
• 2.3.1 可調(diào)諧F-P濾波器特性分析23-24
• 2.3.2 基于可調(diào)諧F-P濾波器的波長解調(diào)法24-26
• 2.4 光纖光柵傳感的組網(wǎng)及復(fù)用技術(shù)26-32
• 2.4.1 光纖光柵傳感的組網(wǎng)技術(shù)26-28
• 2.4.2 光纖光柵傳感組網(wǎng)中的復(fù)用技術(shù)28-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)33-48
• 3.1 光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)33-34
• 3.1.1 解調(diào)系統(tǒng)指標(biāo)33
• 3.1.2 解調(diào)系統(tǒng)方案33-34
• 3.2 光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)光路設(shè)計(jì)34-39
• 3.2.1 ASE光源34-35
• 3.2.2 可調(diào)諧F-P濾波器35-37
• 3.2.3 光環(huán)形器37-38
• 3.2.4 光電探測器38-39
• 3.3 光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)39-44
• 3.3.1 數(shù)據(jù)采集電路40-42
• 3.3.2 可調(diào)諧F-P濾波器掃描電路設(shè)計(jì)42-44
• 3.4 基于FPGA的總體硬件電路設(shè)計(jì)44-45
• 3.5 光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)45-47
• 3.5.1 LabVIEW簡介45-46
• 3.5.2 基于LabVIEW的實(shí)時(shí)監(jiān)測平臺(tái)實(shí)現(xiàn)46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 光纖Bragg光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)算法研究48-55
• 4.1基于小波閾值函數(shù)的去噪算法48-52
• 4.1.1 小波去噪原理48-49
• 4.1.2 閾值及閾值函數(shù)的選取49-50
• 4.1.3 重新構(gòu)造的小波閾值函數(shù)50-52
• 4.2 FBG反射譜尋峰算法52-54
• 4.2.1 一般多項(xiàng)式擬合算法52
• 4.2.2 高斯-多項(xiàng)式擬合尋峰算法52-53
• 4.2.3 高斯擬合算法53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析55-64
• 5.1 小波閾值去噪算法驗(yàn)證55-58
• 5.2 光纖光柵溫度傳感解調(diào)實(shí)驗(yàn)58-62
• 5.2.1 光纖Bragg光柵波長-溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.2.2 光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)溫度實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.3 解調(diào)系統(tǒng)準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-65
• 6.1 總結(jié)64
• 6.2 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 作者簡介69
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果69

【相似文獻(xiàn)】

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