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光纤干涉型水听器PGC信号解调及应用技术研究

作　者: 王凯
导　师: 段发阶
学　校: 天津大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 相位生成载波 光纤水听器 微分交叉相乘 反正切查找表算法
分类号: TB565.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 230次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


为满足现代水声传感对灵敏度、频带等方面的要求,研究了干涉型光纤水听器及其相位解调相关技术。利用相位生成载波(Phase Generated Carrier,简称PGC)以及反正切查找表解调算法,研制了基于FPGA的可实时解调光纤水听器水声传感信号的模数混合系统。实验表明,解调系统最小可检测相位幅值达6.32μrad @1KHz;解调系统动态范围为126.7dB@1KHz;10-2000Hz水声频段相移灵敏度平均值为-151.9dB,波动在±1.2dB范围以内。基本证实了该光纤水听器传感解调系统作为新兴的水声测量仪器的可行性。论文的主要内容如下:1.在深入理解相位生成载波PGC原理的基础上,通过MATLAB进行了大量的仿真,验证了DCM和反正切查找表算法的可行性,通过两种算法特点的对比,确定了系统硬件实现采用反正切查找表解调方案。2.设计并制作了信号解调电路板。制作的解调样机,已应用于国内某水声检测计量研究所,经过大量实验室及现场测试,基本可以验证目前的样机性能稳定、解调方案可行。3.编写了FPGA程序,硬件实现了反正切查找表算法。4.较完备地建立了检波之后两路信号的正交偏差数学模型,并利用最小二乘椭圆参数估计的方法求解出正交偏差模型中的所有关键参数,从而可以有效解决实际应用中存在的诸如调制光源带来的伴生调幅,系统时延等问题。5.针对目前系统高通滤波器带来的瓶颈,提出了用IIR代替FIR的设计思路,做了相关仿真验证了IIR用于此场合,非线性相位失真不能忽略,需要用相位均衡技术加以补偿。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 水声工程 > 水声仪器与设备 > 水声换能器、水听器
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