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集成光学加速度传感器信号处理系统研究

作　者: 赵亚兵
导　师: 恩德
学　校: 河南理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 集成光学调制和解调滤波器数字信号处理仿真
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

集成光学加速度传感器属于混合型迈克尔逊干涉型传感器,具有频带宽、不受电磁干扰、失真度小、灵敏度高、无火花、能在易燃和温差较大的环境中使用等优点,广泛地应用于导弹的制导、飞机的导航、人造卫星的姿态控制、刹车控制系统、大型电器设备的振动遥测以及石油的地震勘探等多个领域。在集成加速度传感器中,信号处理电路是其非常重要的一部分,它的性能高低也决定着传感器性能的高低。高速数字信号处理芯片的出现,使传感器信号处理的数字化有了很大的发展,比传统的采用模拟电路有更多的优点。。文章首先对集成光学加速度传感器的系统原理进行分析,论述了迈克尔逊干涉和调制原理。然后对其信号处理系统进行了分析和计算,并提出了滤波器的设计方法。最后以TI公司的定点DSP数字信号处理芯片TMS320VC5410为核心,设计了信号处理系统的硬件电路并提出了软件设计方法。在对信号处理系统进行的测试于仿真中表明,本信号处理系统输入信号与输出信号能很好的吻合,符合集成光学加速度传感器的各项技术指标要求。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 集成光学加速度传感器概述  10-11
  1.2 国内外研究进展和发展趋势  11-13
  1.3 集成加速度传感器信号处理系统概述  13-15
  1.4 课题主要研究工作及论文结构  15-16
2 集成光学加速度传感器工作原理  16-24
  2.1 概述  16-17
  2.2 迈克尔逊干涉原理分析  17-18
  2.3 光纤调制原理分析  18-21
  2.4 系统灵敏度分析  21-23
  2.5 本章小结  23-24
3 传感器信号处理系统的理论研究  24-38
  3.1 信号处理系统分析  24-29
    3.1.1 信号处理基本原理分析  24-27
    3.1.2 信号处理电路工作原理分析  27-29
  3.2 信号处理电路的采样与编码  29-30
  3.3 数字信号处理方法分析  30-31
  3.4 信号处理系统滤波器的设计  31-34
    3.4.1 模拟低通滤波器的设计  31-32
    3.4.2 巴特沃斯低通滤波器的设计  32-33
    3.4.3 双线性变换法设计IIR 滤波器  33-34
  3.5 信号处理数字滤波器的计算  34-37
    3.5.1 带通滤波器的设计  34-35
    3.5.2 补偿低通滤波器设计  35-36
    3.5.3 输出低通滤波器设计  36-37
  3.6 本章小结  37-38
4 传感器信号处理系统硬件电路设计  38-52
  4.1 信号处理系统硬件电路系统概述  38-41
    4.1.1 基于DSP 的硬件系统的构成  38
    4.1.2 DSP 信号处理系统的特点  38-39
    4.1.3 TMS320VC5410 芯片原理  39-41
  4.2 运算放大电路的设计  41-42
  4.3 抗混叠电路设计  42-43
  4.4 DSP 基本系统电路设计  43-47
    4.4.1 存储器扩展电路  43-44
    4.4.2 时钟电路设计  44-46
    4.4.3 复位电路设计  46
    4.4.4 JTAG 仿真接口电路  46-47
  4.5 A/D 和 D/A 转换电路  47-48
  4.6 逻辑控制电路  48
  4.7 DSP 电源电路设计  48-50
  4.8 DSP 与计算机接口设计  50-51
  4.9 本章小结  51-52
5 加速度传感器信号处理软件系统设计  52-62
  5.1 DSP 开发环境 CCS 概述  52-54
    5.1.1 CCS 代码生成工具  53-54
    5.1.2 CCS 代码调试环境分析  54
  5.2 DSP 信号处理系统的初始化配置  54-57
    5.2.1 定时器配置  54-55
    5.2.3 时钟设置  55-57
    5.2.4 外部总线控制  57
  5.3 数字信号处理系统软件设计  57-61
    5.3.1 系统复位初始化模块设计  57-58
    5.3.2 正弦信号产生模块  58-59
    5.3.3 信号处理IIR 滤波器的DSP 实现  59
    5.3.4 USB 通信模块软件设计  59-60
    5.3.5 系统自举引导程序设计  60-61
  5.4 本章小结  61-62
6 信号处理系统测试与仿真  62-70
  6.1 传感器信号处理系统硬件调试  62-63
  6.2 传感器信号处理系统软件调试  63-64
  6.3 数字信号处理系统的仿真  64-69
    6.3.1 带通滤波器程序模块仿真  64-65
    6.3.2 补偿低通滤波器程序模块仿真  65
    6.3.3 输出低通滤波器程序模块仿真  65-66
    6.3.4 系统整体性能仿真  66-69
  6.4 本章小结  69-70
7 总结与展望  70-72
  7.1 论文完成的主要工作  70
  7.2 进一步的研究计划  70-72
参考文献  72-75
附录一正弦信号产生模块程序  75-78
附录二 IIR 滤波器汇编程序  78-79
附录三系统总电路图  79-80
作者简历  80-81
学位论文数据集  81-82
详细摘要  82-85

集成光学加速度传感器信号处理系统研究

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