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基于强度调制的光纤位移传感器信号处理技术研究及电路实现

作　者: 杨秋虎
导　师: 张冈；陈幼平
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 光纤位移传感器光强分布强度调制微弱信号处理带通滤波器
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 54次
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内容摘要

近年来,光纤传感器在各个行业都得到了广泛的应用。特别地,伴随着通信行业的飞速发展,光纤的应用也越来越多,光纤传感器的研究也得以更加深入。现在已经出现了针对多种物理量进行检测的光纤传感器以及多种光纤传感器的融合的传感网络。光纤传感器由于其特殊的结构特性,具有一些其他传统电磁传感器都无法比拟的优点,特别适用于一些比较恶劣的环境下,因此,研究光纤传感器具有十分重大的意义。本文主要致力于强度调制型反射式光纤位移传感器的研究以及后续的微弱信号处理电路研究。首先介绍了光纤传感器研究现状和发展趋势,光纤传感器的基本组成部分以及各部分的主要功能。之后,针对光纤传感器的基本分类方法进行了论述。着重于强度调制型反射式光纤位移传感器展开了详细的研究,包括其检测位移的基本原理以及出射光纤光场的几何学分析。根据相关的参考文献,定义了光强调制函数,简要介绍了几种出射光场的光强分布,在均匀分布假设和镜面反射假设的前提下,完成了光纤对出射场的建模,对此模型进行了计算,得出了光强调制函数的具体表达式。在此基础上,得出了光纤对结构参数对光强调制函数特性曲线的影响,为光纤的结构设计提供了理论支持。最终,给出了光纤位移传感器的具体的设计方案,并对方案进行了详细的论述。最后,由已经确定的系统设计方案,提出了一种检测传感器微弱信号的方法,采用模拟器件来实现信号处理电路的设计。主要完成了带通滤波器,幅值检测电路,交流放大电路,稳压电路,以及光源驱动电路的设计。对所设计的滤波器电路和驱动电路做了详尽的描述,包括设计的基本原理和相应的电路仿真,与相应的光纤探头配合完成了位移量的检测实验,实验结果表明电路能够很好地滤除噪声。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题来源  8
  1.2 课题研究意义及目的  8-9
  1.3 光纤传感器的发展研究现状  9-14
  1.4 传感器的主要技术指标  14-15
  1.5 本文的结构安排  15-16
2 光纤位移传感器的基本原理  16-31
  2.1 光纤传感器的基本原理和分类  16-19
  2.2 反射式光纤位移传感器的工作原理  19-21
  2.3 反射式光强调制的原理分析  21-27
  2.4 强度调制型反射式光纤的结构设计  27-28
  2.5 反射式光纤位移传感器的总体设计方案  28-29
  2.6 本章小结  29-31
3 微弱信号处理电路的设计  31-49
  3.1 微弱信号检测的基本知识  31-35
  3.2 微弱信号处理电路设计方案  35-36
  3.3 信号处理电路的设计  36-48
  3.4 本章小结  48-49
4 实验结果分析  49-53
  4.1 测试结果  49-50
  4.2 测试结果分析  50-53
5 全文总结与展望  53-55
  5.1 全文总结  53
  5.2 研究展望  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文  59

基于强度调制的光纤位移传感器信号处理技术研究及电路实现

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