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《基于偏振光干涉的光纖法珀腔長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文基于偏振光干涉的光纖法珀腔長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)研究姓名：李磊申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：光學(xué)工程指導(dǎo)教師：劉鐵根2011-12摘要光纖法珀壓力傳感器體積小，抗電磁干擾，非常適用于航空和石油行業(yè)的應(yīng)用。本論文研究了基于偏振光干涉的光纖法珀腔長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)解調(diào)模型、電路、固件程序和軟件設(shè)計(jì)，搭建了光纖法珀氣壓傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并進(jìn)行了氣壓傳感測(cè)試實(shí)驗(yàn)。主要研究工作包括：1．基于偏振光干涉建立了空間低相干解調(diào)模型，分析了入射光參數(shù)和偏振光楔參數(shù)對(duì)光程差分布的影響，并通過(guò)理論計(jì)算證明實(shí)際解調(diào)系統(tǒng)的光程差分布符合三次多項(xiàng)式函數(shù)，利
2、用實(shí)測(cè)白光LED的雙高斯光譜，結(jié)合線(xiàn)陣CCD的光譜響應(yīng)特性，計(jì)算分析了光譜對(duì)干涉條紋的影響，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。2．針對(duì)光纖法珀腔長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)輸出信號(hào)的特點(diǎn)，研究并設(shè)計(jì)了干涉信號(hào)采集和數(shù)據(jù)傳輸電路：完成了高靈敏度線(xiàn)陣CCD的干涉信號(hào)采集電路和信號(hào)調(diào)理電路，實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)的隔直、放大和濾波；以CPLD為主控制器，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換、異步FIFO數(shù)據(jù)緩沖、高速USB接口、RS232接口以及與DSP的EMIFA數(shù)據(jù)交換的硬件電路，電路系統(tǒng)支持的解調(diào)速率達(dá)到320Hz。3．以CPLD為主控制芯片，利用VerilogHDL語(yǔ)言設(shè)
3、計(jì)了系統(tǒng)的主控制程序：包括時(shí)鐘處理，高靈敏度線(xiàn)陣CCD時(shí)序，高速A／D采樣時(shí)序，BUFFER時(shí)序，高速USB接口時(shí)序，UART接口時(shí)序以及DSP的EMIFA控制組合邏輯等模塊設(shè)計(jì)，特別是利用狀態(tài)機(jī)完成了異步FIFO的時(shí)序控制，保證解調(diào)數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)轉(zhuǎn)換和傳輸。在Keil開(kāi)發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)了基于FX2的USB固件程序，采用批量數(shù)據(jù)傳輸模式，將傳感數(shù)據(jù)高速傳向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。4．搭建了基于偏振光干涉的光纖法珀氣壓傳感解調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，基于帶通濾波和高斯擬合算法研究了干涉峰的峰值位置提取。利用高精度氣壓測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行了氣壓加載測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)顯示干涉峰值位
4、置與氣壓為三次多項(xiàng)式擬合關(guān)系，驗(yàn)證了解調(diào)系統(tǒng)的光程差分布理論分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，解調(diào)速率為60Hz時(shí)，系統(tǒng)的測(cè)量誤差達(dá)到O．67％．F．S．。關(guān)鍵詞：法布里珀羅偏振光干涉CPLDUSBABSTRACTTheopticalFabry—P6rotcavitysensingtechnologybasedonphasemodulationiswidelyusedindifferentprecisionmeasurementareabecauseit'SnotsensitivetotheintensityandEMI．Buttherelat
5、iveproductsarenotqualifiedtohigh-speedmeasurementduetoitslow．speeddemodulation．Thesolutiontothisproblemcarriedoutthefollowingmaintask：1．Thedemodulationmethodbasedoninterferenceofpolarizedlightsisanalyzed．Theth‘’oreticalmodulebetweentheopticalpathdifferenceandtheparame
6、terofbireffin4entwedgeandincidentangleisbuilt．Theopticalpathdifferenceoftherealsystemi：analyzed．Thedemodulationsystemisdesignedusingwhite-lightLED．Interfen：iIcepatternisanalyzedconsideringboththespectrumofLEDandthespectralImsitivitycharacter．Theexperimentresultsandthe
7、simulationmatchwell．2．11lehardwareforsignalconditioningandtransmissionoftheFabry—P6rotCavity‘『emodulationsystemiscompletedtodetecttheinterferencepattern．Theline-arr{tCCDsensingcircuit，analogsignalconditioningcircuitwithhigh—perfor-mance硼tplifierisdesignedtodetectandco
8、nditionthesignal．TheFIFO，USBinterface，}andUARTisdesignedwithCPLDasthemastertotransmitthedatathePCandDSP．thedemodulationrateo
