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马赫泽德干涉仪偏振态控制和拉曼光纤温度传感器设计

作　者: 罗超
导　师: 刘爱群
学　校: 北京邮电大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 光纤传感器 DSP 偏振态控制拉曼散射 ROFDR
分类号: TP212.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 51次
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内容摘要

光纤传感器是传感器的一种,具有灵敏度高,应用领域广泛等许多优异的性能。一直以来,光纤传感器因其具有极大地潜力而受到人们的重视。本论文研究了与光纤传感器相关的两个课题。第一个课题是关于马赫泽德光纤干涉仪输入偏振态反馈控制的研究。当光纤干涉仪两个干涉臂发生干涉时的偏振态保持平行时,干涉输出光的条纹可见度为1。为了使两个干涉臂的偏振态总是保持平行,可以从输出光的功率中获取偏振态的信息,对输入偏振态时刻进行控制。该传感系统采用DSP芯片作为反馈控制的核心。系统包括硬件和软件两个部分。硬件部分主要是搭建电路和光路,组成一个光电回路的系统,保证硬件各部分正常工作和各部分之间的连接正常。软件主要是对DSP芯片用C语言编程,使DSP按照要求计算和处理数据,控制输入和输出。通过硬件、软件的联合调试,设计实现了干涉臂两路光偏振态保持平行的自动反馈系统。第二个课题是关于分布式光纤温度传感系统的研究。其理论基础是接收和处理Raman散射光的功率,从中提取温度的信息。本系统采取的测量方法是ORFDR,相对于OTDR而言,有更高的精度和更快的速度。该传感系统包括硬件和软件两个部分。硬件部分主要是电路和光路的设计和搭建。软件部分主要是对单片机的C语言编程。本论文完成了光发射驱动电路和光接收电路的原理图的设计,PCB板的设计和调试,使硬件部分正常工作。然后编写了程序的代码并调试成功,使单片机达到所要求的各种功能。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第一章绪论  10-12
  1.1 引言  10
  1.2 光纤传感器的特点  10-12
第二章干涉型光纤传感器输入偏振态反馈控制的DSP实现  12-51
  2.1 引言  12-13
  2.2 原理  13-14
  2.3 系统设计与实现  14-47
    2.3.1 系统框图  14-15
    2.3.2 实现反馈控制的几种方法和DSP在本系统中的作用  15-17
    2.3.3 DSP简介  17-18
    2.3.4 系统硬件部分  18-25
    2.3.5 系统软件部分  25-47
  2.4 实验结果和分析  47-51
第三章基于Raman散射的分布式光纤温度传感器  51-89
  3.1 引言  51-54
    3.1.1 分布式光纤传感系统  51-53
    3.1.2 分布式光纤温度传感系统  53
    3.1.3 国内外发展动态和发展趋势  53-54
  3.2 原理  54-63
    3.2.1 光时域反射技术OTDR  54-55
    3.2.2 分布式Raman光纤温度传感原理  55-58
    3.2.3 光频域Raman散射技术ROFDR  58-60
    3.2.4 系统分析  60-63
  3.3 系统硬件部分  63-78
    3.3.1 光源发射系统  64-68
    3.3.2 接收系统  68-77
    3.3.3 通信系统  77-78
  3.4 系统软件部分  78-82
    3.4.1 软件工具MPLAB  79-80
    3.4.2 PWM编程  80-81
    3.4.3 DS1841编程  81-82
  3.5 实验结果和分析  82-89
第四章总结和展望  89-91
  4.1 总结  89-90
  4.2 展望  90-91
参考文献  91-93
缩略词索引表  93-94
致谢  94-95
论文发表情况  95

马赫泽德干涉仪偏振态控制和拉曼光纤温度传感器设计

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