| 【中文题名】 | 干涉型光纤电压传感器信号处理单元的设计 |
| 【英文题名】 | Design of the Signal Processing Unit for the Interferometric Fiber-Optic Voltage Sensor |
| 【学科专业】 | 电路与系统 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-30 |
| 【中关键词】 | 干涉法,光纤电压传感器,相位跟踪,零差法,PZT,FPGA |
| 【英关键词】 | Interferometer,Fiber-optic voltage sensor,Phase tracking,Homodyne,PZT,FPGA,Distributed arithmetic, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>光电子技术、激光技术>波导光学与集成光学>光纤元件> |
| 【论文摘要】 |
干涉型光纤传感器具有灵敏度高,线性好,动态范围大等很多优点,已成为光纤传感器研究领域的一个重要组成部分,它具有多种结构和机理。其中基于白光干涉原理的干涉型光纤电压传感器,是近年来人们广为关注的课题。相位检测是干涉型光纤电压传感器信号处理单元的主要任务,本文重点对这一单元进行设计。
论文首先介绍课题的研究背景,对干涉型光纤传感器的各种相位检测技术进行分析,选择适用于干涉型光纤电压传感器的相位检测技术。论文第二部分对干涉型光纤电压传感器的测压原理进行研究,分析相位检测原理,并确定检测系统的性能指标。
以理论分析为基础,论文第三部分设计基于直流相位跟踪大信号检测原理实现的传感器信号处理模拟电路系统,建立系统的数学模型,对该模型进行仿真研究,得出系统的传递函数,分析稳定系统建立的条件和过程。由相应实验系统得到的结果检验系统是否符合预期理论设计要求,进一步证明系统的实时性和可靠性。
在实现对信号处理模拟电路单元设计的基础上,论文的第四部分提出了基于FPGA实现的干涉型光纤电压传感器信号处理数字电路系统,分别对大信号检测模拟电路系统的减法器、积分器、带通滤波器和相位跟踪系统用VHDL语言... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-10 |
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第1章 绪论 |
10-17 |
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1.1 干涉型光纤电压传感器的研究意义 |
10 |
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1.2 干涉型光纤传感器的相位检测技术 |
10-14 |
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1.2.1 零差检测法 |
11-13 |
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1.2.2 外差相位检测法 |
13-14 |
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1.3 FPGA 在数字信号处理应用上的优势 |
14-15 |
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1.4 课题主要研究工作及论文结构 |
15-17 |
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第2章 干涉型光纤电压传感器及其信号处理单元的研究 |
17-28 |
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2.1 干涉型光纤电压传感器简介 |
17-21 |
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2.1.1 干涉型光纤电压传感器的测压原理 |
17-20 |
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2.1.2 系统的性能指标 |
20-21 |
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2.2 直流相位跟踪的原理分析 |
21-27 |
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2.2.1 大信号检测系统 |
21-23 |
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2.2.2 小信号检测系统 |
23-25 |
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2.2.3 反馈环路中低通滤波器的选择 |
25-27 |
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2.3 本章小结 |
27-28 |
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第3章 干涉型光纤电压传感器信号处理单元的模拟电路实现 |
28-36 |
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3.1 信号处理单元的数学模型仿真分析 |
28-32 |
|
3.1.1 数学模型的建立 |
28-29 |
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3.1.2 稳定性分析 |
29-32 |
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3.2 实验验证 |
32-35 |
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3.2.1 差分放大电路的实现 |
32-35 |
|
3.3 本章小结 |
35-36 |
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第4章 干涉型光纤电压传感器信号处理单元的数字电路实现 |
36-71 |
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4.1 器件及开发环境介绍 |
36-38 |
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4.1.1 FLEX10K 系列器件介绍 |
36-38 |
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4.1.2 开发工具MAX+PLUSII 介绍 |
38 |
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4.2 干涉型光纤电压传感器信号处理单元的数字电路构成 |
38-40 |
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4.3 减法器的设计 |
40-42 |
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4.4 积分器的设计 |
42-47 |
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4.4.1 积分算法选择 |
42-45 |
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4.4.2 积分器的数字化 |
45-47 |
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4.5 带通滤波器的设计 |
47-65 |
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4.5.1 分布式算法原理 |
48-50 |
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4.5.2 FIR 滤波器的网络结构 |
50-51 |
|
4.5.3 FIR 滤波器的硬件电路设计方案 |
51-52 |
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4.5.4 硬件电路组成单元 |
52-64 |
|
4.5.5 电路仿真 |
64-65 |
|
4.6 相位跟踪检测系统的设计 |
65-71 |
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4.6.1 反馈系统的设计 |
65-68 |
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4.6.2 相位跟踪检测系统的总体设计 |
68-71 |
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结论 |
71-73 |
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参考文献 |
73-77 |
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攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
77-78 |
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致谢 |
78-79 |
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作者简介 |
79 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.341616 |
