● 摘要
安全防范是光纤振动传感器的一个重要应用领域。本文研究了应用于安全防范领域的M-Z型光纤振动传感器,设计了基于现场可编程门阵列和数字信号处理器的硬件电路系统,实现了实时全数字相位载波调制解调技术,消除了M-Z型光纤振动传感器存在的相位漂移。在电路设计过程中:搭建了数学模型进行数值仿真,为硬件电路系统设计提供了依据;采用现场可编程门阵列的内置硬件乘法器实现混频相乘和低通滤波环节,提高了数据处理速度,解决了高速采样情况下全数字处理的实时性问题;采用数字信号处理器实现解调的其余环节,实现了全数字处理,提高了信号处理精度。测试实验的结果表明,所研制的硬件电路系统能够完成实时全数字的PGC(Phase Generated Carrier)技术即相位载波调制解调技术,达到了预期的目的。本文共分六章:第一章介绍应用于安全防范的光纤振动传感器的基本原理和国内外研究状况;第二章阐述M-Z型光纤振动传感器采用的相位载波调制解调技术的基本原理;第三章对相位载波调制解调技术进行了理论研究和数学仿真,为实时全数字硬件电路设计提供了依据。第四章设计了实时全数字相位载波调制解调电路的硬件系统;第五章设计了实时全数字相位载波调制解调电路的软件系统;第六章进行了实时全数字相位载波调制解调技术的验证实验,并对实验结果进行了初步分析。
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