光電集成加速度地震檢波器信號處理理論分析及應(yīng)用研究.pdf

1、光電集成加速度檢波器體積小、抗電磁干擾能力強和適合在強電磁場和高溫高寒等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作等特點使其具有廣泛的應(yīng)用前景，但它的數(shù)據(jù)采集量少、實時性差和大量數(shù)據(jù)收集困難等問題極大局限了它的發(fā)展和應(yīng)用，論文提出的基于優(yōu)化的新解調(diào)方法、新穎的可重新配置的SOPC(System On Programmable Chip)實現(xiàn)方法和高速傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的集成化、數(shù)字智能化和系統(tǒng)化的現(xiàn)代傳感系統(tǒng)解決了這些問題，使光電集成加速度傳感系統(tǒng)能夠在對傳感系

2、統(tǒng)有更高要求的導(dǎo)彈制導(dǎo)、飛機導(dǎo)航、大型電器設(shè)備的振動遙測及石油地震勘探等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而且可以使得課題組研究成功的各類干涉型光電集成加速度地震檢波器推廣應(yīng)用。 本文研究是國家自然科學(xué)基金資助項目“混合型集成光學(xué)加速度地震檢波器理論與實驗研究”(No.49874031)和“光電集成加速度地震檢波技術(shù)理論與實驗研究”(No.40274047)的后期研究課題，旨在將研究成功的各類干涉型光電集成加速度地震檢波器推廣應(yīng)用。論文在課題組

3、研究成功的各類干涉型光電集成加速度地震檢波器進行詳盡分析基礎(chǔ)上，對信號處理作了深入研究，提出了優(yōu)化的新的數(shù)字解調(diào)方法，首次創(chuàng)新性提出并行工作的光電集成加速度傳感器通用數(shù)字信號處理系統(tǒng)SOPC設(shè)計方法，首次將工業(yè)以太網(wǎng)接口應(yīng)用在光電集成傳感信號處理終端中構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)，使研究的傳感系統(tǒng)具有頻帶更寬、靈敏度高、抗干擾能力強、實時性好、智能化和易于構(gòu)成高速測線網(wǎng)等優(yōu)點。論文的主要研究工作如下： 1.詳細推導(dǎo)光電集成加速度地震檢波器傳感機

4、制，對課題組研究的幾種典型的傳感器的特點進行了研究和分析，為數(shù)字信號處理系統(tǒng)奠定了研究基礎(chǔ)。 2.在對傳統(tǒng)解調(diào)技術(shù)對比分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合交流相位跟蹤零差補償技術(shù)(PTAC)和綜合外差信號解調(diào)技術(shù)，對解調(diào)理論提出了改進和優(yōu)化方法，并在考慮3×3耦合輸出非對稱設(shè)計的情況下，提出了基于干涉型集成加速度地震檢波器3×3耦合輸出設(shè)計方案和集成加速度地震檢波器無載波解調(diào)理論。 3.利用Simulink仿真驗證了解調(diào)理論，并詳細分析加

5、速度檢波器在理想和噪音環(huán)境下的系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系，通過仿真得到大量實驗結(jié)果，經(jīng)分析得到了比傳統(tǒng)方法更寬的動態(tài)工作頻率和10rad無失真解調(diào)幅度范圍及其他仿真參數(shù)。 4.提出了新穎的并行工作的數(shù)字信號處理系統(tǒng)電路SOPC設(shè)計方案和實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了400M工作時鐘、采樣頻率達400K和系統(tǒng)分辨率達0.001V的DSP(Digtal signal processing)與微處理器系統(tǒng)并行實時工作集成化的采集、處理傳感網(wǎng)絡(luò)終端，并基于I

6、ABVIEW和SOPC系統(tǒng)樣機完成了振動臺標定、系統(tǒng)標定、模擬現(xiàn)場和實際環(huán)境測試實驗。 5.基于TCP/IP技術(shù)，構(gòu)建了結(jié)合C/S和B/S結(jié)構(gòu)的傳輸速度達10M/100M的低誤碼率的高速傳感網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，首次將工業(yè)以太網(wǎng)接口應(yīng)用在光電集成傳感信號處理終端中構(gòu)成高速傳感網(wǎng)絡(luò)，提出一種嵌入以太傳感網(wǎng)絡(luò)的新型智能化和數(shù)字化信號處理系統(tǒng)解決方案，構(gòu)建高速通用測線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)實時傳輸，滿足地震勘探等領(lǐng)域計算機分析和解釋系統(tǒng)的需求