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BOTDA系统综合控制及数据处理设计

作　者: 刘东升
导　师: 尹成群; 吕安强
学　校: 华北电力大学
专　业: 电路与系统
关键词: BOTDA LabVIEW 系统控制 数据处理 数据存储
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


以光纤为传感媒介的分布式光纤传感系统能够获取整条光纤沿线各点的温度／应变信息。在众多此类系统中,BOTDA系统以其具有长距离和高精度的优势而倍受国内外关注。本课题以实验室搭建的BOTDA系统为控制对象,以提高实验工作效率和产品商用化为目标,研究基于BOTDA系统的综合控制及数据处理核心理论和技术问题。本文在深入研究BOTDA系统相关理论的前提下,详细分析了该系统的工作原理,提出了一种以计算机为硬件平台,以LabVIEW为软件平台,结合相应的板卡和模块实现BOTDA系统综合控制及数据处理的方法。文中通过研究BOTDA系统关键模块如激光器、频率综合器和数据采集卡的接口,设计了模块控制程序,实现对模块的控制。通过对模块控制程序的整合,设计了友好的软件界面,实现了控制参数的统一管理,在该软件的控制下使得各模块能够按照分布式测量原理有序的工作。在对布里渊信号特点深入分析的基础上,实现了叠加平均、频谱拟合和寻峰算法,并利用SQL Server数据库实现了数据的存储和管理功能。结果表明,该自动控制软件运行稳定、可靠,能够实现BOTDA系统自动控制及数据处理的功能。同时验证了本文提出的以LabVIEW软件开发BOTDA综合控制及数据处理系统的方法是可行的。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 引言  10
  1.2 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术  10-12
    1.2.1 BOTDR分布式光纤传感技术  10-11
    1.2.2 BOFDA分布式光纤传感技术  11
    1.2.3 BOTDA分布式光纤传感技术  11-12
  1.3 分布式光纤传感系统的控制技术  12-13
  1.4 课题研究的意义和内容  13-15
    1.4.1 课题研究的意义  13-14
    1.4.2 课题研究的内容  14-15
第2章 BOTDA技术基本理论  15-20
  2.1 布里渊散射的概念  15-17
    2.1.1 自发布里渊散射  15
    2.1.2 受激布里渊散射  15-17
  2.2 布里渊散射频谱  17
  2.3 布里渊散射传感机理  17-18
  2.4 微波外调制BOTDA光纤传感技术  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第3章 BOTDA系统综合控制与数据处理方法设计  20-27
  3.1 微波外调制BOTDA光纤传感系统控制方法  20-21
  3.2 激光器控制方法  21-22
  3.3 频率综合器控制方法  22-23
  3.4 数据采集卡控制方法  23-24
  3.5 信号处理方法  24-25
  3.6 数据存储和管理方法  25-26
  3.7 本章小结  26-27
第4章 BOTDA系统控制与数据处理程序设计  27-49
  4.1 控制系统的关键编程技术  27-31
    4.1.1 生产者与消费者结构  27-28
    4.1.2 状态机结构  28
    4.1.3 队列技术  28-29
    4.1.4 消息队列状态机结构  29-30
    4.1.5 配置文件技术  30-31
    4.1.6 后台程序技术  31
  4.2 主程序设计  31-34
    4.2.1 用户界面  32-33
    4.2.2 时序控制程序设计  33-34
  4.3 激光器控制模块设计  34-35
  4.4 频率综合器控制模块设计  35-38
    4.4.1 通信协议和DLL函数  36-37
    4.4.2 频率综合器控制模块程序设计  37-38
  4.5 数据采集模块设计  38-40
    4.5.1 NI-SCOPE工具包  38-39
    4.5.2 数据采集控制程序设计  39-40
  4.6 信号处理模块设计  40-45
    4.6.1 叠加平均算法  40-42
    4.6.2 频谱拟合和寻峰的程序设计  42-43
    4.6.3 信号处理模块的程序实现  43-45
  4.7 数据存储模块设计  45-47
    4.7.1 LabSQL工具包  45
    4.7.2 LabSQL访问数据库的关键点  45-46
    4.7.3 数据存储模块软件实现  46-47
  4.8 数据查询模块设计  47-48
  4.9 本章小结  48-49
第5章 BOTDA系统控制软件测试  49-56
  5.1 程序可靠性分析  49-51
    5.1.1 程序稳定性分析  49-50
    5.1.2 程序性能和内存分析  50-51
  5.2 激光器控制程序测试  51
  5.3 频率综合器控制程序测试  51-53
  5.4 数据采集和时序控制程序测试  53-54
  5.5 数据查询程序测试  54-55
  5.6 本章小结  55-56
第6章 结论与展望  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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