学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于Sagnac干涉效应的光缆识别仪的研究

作　者: 郭安华
导　师: 宁提纲
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 光纤传感光纤Sagnac环恒流源 ARM 驱动程序
分类号: TN818
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 16次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

摘要：由于光纤通信能提供一个无电磁干扰,无冲突的优良环境,能满足人们对高带宽的需求,光纤通信得到了广泛的应用。现在,光缆已经逐步取代电缆成为现代通信网络最为重要的传输方式。运营商们把越来越多的光缆架设在人井,管道,架空等复杂环境中,另外,由于城市改建,线路抢修,搬迁机房等新情况不断涌现,如何识别和管理这些错综复杂的光缆线路也变得异常艰难。传统光缆识别方法,费时费力且成本高。研究出一种廉价且易实现的光缆识别仪显得尤为重要。本文基于这个目的展开研究,提出了一种无损且廉价的光缆识别方法。本文介绍了光缆识别研究的必要性以及国内外研究现状。接着设计了用于驱动1550nmDFB光纤激光器组件的可调恒流源,恒流可调范围为0-100mA,完全满足激光器的工作范围(约25mA),并设计出了有效保护电路,然后进行了实验测试。本文重点对光缆识别仪的工作原理和软硬件设计方案进行了详细阐述分析。光缆识别仪基于光的干涉原理,光源发出的光经3dB耦合器后分成相等的两束,分别沿着光纤环顺、逆时针传播,然后回到耦合器处发生干涉。若光纤环中某处发生了物理扰动,干涉图样会发生相应的变化,可以用光电探测器探测到。本文对传感光纤中产生的光程变化进行了严密的理论推导,得到了两束光在外力作用下产生的相位变化,其中,对各个因素导致的相位变化进行了分别讨论分析。硬件电路部分,综合考虑了光电转换、隔直、放大、模数转换、缓存等。AD转换部分我们选用了AD7864作为采样芯片,它有四个模拟通道。可以根据情况任意选用。各个通道的使用可以用软件编程来实现。由于采样芯片采样速率与ARM开发板处理数据能力不一致,我们需要对采样得到的数据做采样处理,这里选用了高速低功耗存储器CY7C4255,支持输入输出端口可编程。硬件部分的核心,我们选用了S3C2440微处理器,其CPU是16/32位ARM920tRISC处理器。通过给系统设计内容丰富的外设结构,S3C2440能极大的节约整个系统的成本,而且无需配置额外外围电路。最后,经过处理过的信号会由ARM开发板的LCD显示视频信息并由音频模块显示音频信息,从而达到预期目的。当然,要使开发板实现预定的功能,还需要设计驱动程序,本文对驱动程序进行了分析并开发出Linux系统下系统驱动程序。采用这种方法研制出的光缆识别装置,经济方便,具有很好的实用性和应用前景。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-16
  1.1 引言  11-12
  1.2 光缆识别仪的研究现状  12-14
  1.3 本课题的研究意义  14-15
  1.4 论文的结构及所做主要工作  15-16
2 光纤Sagnac环特性研究  16-23
  2.1 Sagnac效应原理  16-18
  2.2 光纤Sagnac环应用  18-21
    2.2.1 光纤陀螺  18
    2.2.2 光纤Sagnac环滤波器  18-19
    2.2.3 光纤水听器  19-20
    2.2.4 光纤Sagnac环最新技术进展  20-21
  2.3 基于Sagnac干涉型光纤传感器  21-23
3 可调恒流驱动电源设计与实现  23-32
  3.1 激光器组件  23-25
    3.1.1 半导体激光器  23-25
    3.1.2 半导体光电二极管  25
  3.2 高精度可调恒流源  25-26
  3.3 设计方案  26-29
    3.3.1 恒流源电路  26-27
    3.3.2 保护电路  27-29
  3.4 实验结果及分析  29-32
4 嵌入式系统  32-39
  4.1 嵌入式系统概述  32-35
    4.1.1 基本概念  32-33
    4.1.2 基本组成  33-34
    4.1.3 应用领域  34-35
  4.2 嵌入式系统在光缆识别技术中的应用  35-36
  4.3 Mini2440嵌入式ARM开发板  36-39
    4.3.1 开发板简介  36-37
    4.3.2 Mini2440开发板硬件资源  37-38
    4.3.3 用户LED与音频接口  38-39
5 光缆识别仪工作原理  39-53
  5.1 光纤传感技术的发展  39
  5.2 光纤Sagnac干涉仪传感技术  39-41
  5.3 光缆扰动理论研究  41-53
    5.3.1 光的干涉原理  41-43
    5.3.2 基于Sagnac干涉的光纤传感原理  43-44
    5.3.3 光纤Sagnac环的应力应变效应  44-47
    5.3.4 调制解调(modulation-demodulation)机理  47-53
6 基于Sagnac效应的光缆识别仪设计方案  53-61
  6.1 光缆识别仪的硬件架构  53-56
  6.2 光缆识别仪的软件架构  56-60
    6.2.1 ADC驱动  57
    6.2.2 LED驱动  57-59
    6.2.3 LCD驱动  59-60
  6.3 小结与分析  60-61
7 结论  61-63
参考文献  63-67
附录A  67-72
附录B  72-75
作者简历  75-77
学位论文数据集  77

基于Sagnac干涉效应的光缆识别仪的研究

内容摘要

全文目录

相似论文