基于FPGA分布式光纤传感系统的设计及实现
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 第1章 绪论 | 第10-15页 |
| 1.1 选题依据及意义 | 第10-12页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第12-13页 |
| 1.3 论文主要研究的内容及安排 | 第13-15页 |
| 第2章 分布式光纤传感原理及性能指标分析 | 第15-32页 |
| 2.1 光纤中的散射现象 | 第15-16页 |
| 2.2 基于瑞利散射的光纤传感技术原理及主要应用 | 第16-21页 |
| 2.2.1 光纤中的瑞利散射 | 第16-17页 |
| 2.2.2 基于瑞利散射的光纤传感原理 | 第17-20页 |
| 2.2.3 OTDR的应用 | 第20-21页 |
| 2.3 分布式光纤传感性能指标 | 第21-24页 |
| 2.3.1 空间分辨率 | 第21-22页 |
| 2.3.2 动态范围 | 第22-23页 |
| 2.3.3 测量盲区 | 第23-24页 |
| 2.3.4 信噪比 | 第24页 |
| 2.4 影响系统空间分辨率的相关因素 | 第24-27页 |
| 2.4.1 脉冲光的影响 | 第25页 |
| 2.4.2 数据采样率的影响 | 第25-26页 |
| 2.4.3 光电探测器响应时间的影响 | 第26-27页 |
| 2.5 影响系统信号信噪比的相关因素 | 第27-30页 |
| 2.5.1 光源功率波动的影响 | 第27-28页 |
| 2.5.2 光电探测器噪声的影响 | 第28-29页 |
| 2.5.3 放大电路噪声的影响 | 第29页 |
| 2.5.4 ADC噪声及时钟抖动的影响 | 第29-30页 |
| 2.6 信噪比改善技术 | 第30-31页 |
| 2.7 小结 | 第31-32页 |
| 第3章 系统方案设计及相关技术介绍 | 第32-45页 |
| 3.1 基于瑞利散射的分布式光纤传感系统组成 | 第32-33页 |
| 3.1.1 基本组成结构 | 第32页 |
| 3.1.2 主控制器选择 | 第32-33页 |
| 3.2 基于瑞利散射的分布式光纤传感系统设计方案 | 第33-37页 |
| 3.2.1 系统设计方案 | 第33-34页 |
| 3.2.2 系统主要功能模块介绍 | 第34-36页 |
| 3.2.3 主控制器主要功能 | 第36-37页 |
| 3.3 器件选择及介绍 | 第37-43页 |
| 3.3.1 激光器 | 第37页 |
| 3.3.2 光电探测器 | 第37-38页 |
| 3.3.3 高速ADC芯片 | 第38页 |
| 3.3.4 高速大容量缓存 | 第38-42页 |
| 3.3.5 高速数据传输接口 | 第42-43页 |
| 3.4 数据采集技术 | 第43-44页 |
| 3.5 小结 | 第44-45页 |
| 第4章 系统关键功能模块的设计 | 第45-71页 |
| 4.1 脉冲光生成系统 | 第45-51页 |
| 4.1.1 脉冲光生成系统设计方案 | 第45-47页 |
| 4.1.2 基于FPGA的脉冲生成方式 | 第47-49页 |
| 4.1.3 脉冲光整形电路设计 | 第49-51页 |
| 4.2 放大电路的设计 | 第51-53页 |
| 4.3 数据采集模块的设计 | 第53-60页 |
| 4.3.1 数据采集模块设计方案 | 第53-54页 |
| 4.3.2 高速ADC模块外围电路设计 | 第54-56页 |
| 4.3.3 ADC驱动设计及验证 | 第56-60页 |
| 4.4 数据存储模块设计 | 第60-67页 |
| 4.4.1 SDRAM初始化 | 第60-64页 |
| 4.4.2 SDRAM的读写设计 | 第64-65页 |
| 4.4.3 SDRAM存储实验验证 | 第65-67页 |
| 4.5 USB传输模块的设计 | 第67-70页 |
| 4.5.1 FX2的传输模式 | 第67页 |
| 4.5.2 异步Slave FIFO写操作 | 第67-68页 |
| 4.5.3 异步Slave FIFO读操作 | 第68-69页 |
| 4.5.4 基于FPGA的USB通信验证 | 第69-70页 |
| 4.6 小结 | 第70-71页 |
| 第5章 信号处理及系统性能分析 | 第71-89页 |
| 5.1 数据处理在系统中的重要性 | 第71-72页 |
| 5.2 累加平均算法在系统中的应用 | 第72-77页 |
| 5.2.1 累加平均算法 | 第72-74页 |
| 5.2.2 滑动累加平均算法 | 第74-76页 |
| 5.2.3 滑动平均算法的FPGA实现 | 第76-77页 |
| 5.3 小波变换在系统中的应用 | 第77-80页 |
| 5.3.1 小波变换 | 第77-79页 |
| 5.3.2 小波去噪原理 | 第79-80页 |
| 5.3.3 小波去噪的常用方法 | 第80页 |
| 5.4 分布式光纤传感系统信号采集及处理的实现 | 第80-83页 |
| 5.4.1 系统整体结构 | 第80-82页 |
| 5.4.2 控制系统设计 | 第82-83页 |
| 5.5 分布式光纤传感系统实验结果与分析 | 第83-88页 |
| 5.5.1 分布式光纤传感系统实验结果 | 第83-86页 |
| 5.5.2 分布式光纤传感系统实验结果分析 | 第86-87页 |
| 5.5.3 实验结果总结 | 第87-88页 |
| 5.6 小结 | 第88-89页 |
| 第6章 总结和展望 | 第89-90页 |
| 参考文献 | 第90-94页 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况 | 第94-95页 |
| 致谢 | 第95-96页 |
