干涉型光纤传感器的信号处理系统

v光电传感器

北京邮电大学

硕士学位论文

干涉型光纤传感器的信号处理系统

姓名：高志宇

申请学位级别：硕士

专业：电磁场与微波技术

指导教师：伍剑

20080306

v光电传感器

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干涉型光纤传感器的信号处理系统

摘要

近年来，传感器在朝着灵敏、精巧、适应性强和智能化、网络化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器作为传感器家族的新成员，由于其优越的性能而倍受青睐。在各种光纤传感器中以干涉型光纤传感器的灵敏度最高。论文主要研究基于马赫一泽德干涉仪结构的光纤传感器系统，通过深入研究随机信号的互相关函数和基于ＡＲ模型的功率谱估计，设计出具有事件发生检测功能的传感器信号处理算法。此算法可以对外界振动进行实时预警，并实现高速、高精度的定位。该技术可用于检测第三方入侵，对需要防护的地域、管线进行监控、报警并提供精确定位。研究成果对于长距离分布式干涉型光纤传感器的实用化具有重要的理论意义和实际应用价值，并在工业和国防领域具有应用前景。

本文设计的光纤传感系统分为传感线路、光收发模块、数据采集和信号处理等部分。传感线路部分是一种基于马赫一泽德干涉仪的双向干涉结构。当干涉仪中的干涉臂受到外力引起的振动时，光纤中传输的光信号的相位会发生变化，从而导致输出干涉波形的变化。干涉信号经光电转换、数据采集送至信号处理系统，经信号处理分析后可以对外界振动发生的位置进行定位。信号处理部分由ＤＳＰ和ＰＣ机共同组成，ＤＳＰ用于实现事件发生检测算法，ＰＣ机实现定位算法。通过实验分析表明，事件发生检测算法可以显著地改善光纤传感器的性能，提高系统准确性，降低误报率。在合理设置采样率的基础上，可

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以实现ｌＯＯＭ的定位误差。采用ＤＳＰ和ＰＣ机合理分配运算负担，可以满足光纤传感器系统实时监控的要求。

关键词：干涉型光纤传感器，互相关运算，ＡＲ模型的功率谱估计，ＤＳＰ

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符号说明

ＡＲＭＡ

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ＤＳＰ

ＦＦＴ

ＦＩＲ

ＩＤＦＴ

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ＷＤＭＷｉｎｄｏｗｓＤｒｉＶｅｒＭｏｄｅｌ

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独创性（或创新性）声明

本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：＜篱爰扣

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