光纤法珀压力传感与信号解调方法研究

来源 :西安工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:kahn419
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
膜片式光纤法珀(FP)压力传感器具有灵敏度高、耐高温、尺寸小等独特性能,被广泛应用于航空航天、石油开采等复杂环境压力的监测,成为了当下压力传感领域研究的热点。要对实际环境压力监测,法珀腔长高精度、高速度的获取是关键,故解调方法的研究至关重要。本文设计制作了膜片式光纤法珀压力传感器和保护性封装,并对该传感器解调方法进行了研究,提出了一种幅值归一化-最小均方差算法,实现了适用于高温恶劣环境压力监测的光纤法珀压力传感器制作和解调系统搭建。本文具体研究内容如下:(1)从单、双腔光纤法珀传感器光学干涉原理和膜片压力传感理论出发,对膜片式光纤法珀压力传感器工作原理进行了研究。分析了单、双腔光纤法珀传感器不同腔长及精细度下反射光谱特性,及几种典型解调方法精度受影响原因。(2)设计并制作了膜片式光纤法珀压力传感器,包括传感器制作材料选择和封装。结合光纤法珀压力传感器干涉光谱特性及目前典型解调方法,提出了一种幅值归一化-最小均方差解调算法。以设计的压力传感器为前提,从空气腔光谱提取、腔长解调两大方面进行了研究。分别比较了寻峰法和傅里叶变换法在提取空气腔光谱时的优缺点,择优选出了傅里叶变换法作为本课题提取空气腔光谱的算法。研究了幅值归一化-最小均方差解调算法,并对空气腔的腔长为209-212μm双腔光纤法珀传感器进行了仿真,结果表明该算法最大解调误差为0.0731nm,最大相对误差为0.00003461%。(3)设计了光纤法珀压力传感器解调系统。主要从光路、电路及软件三部分展开,光源选SLD光源,光谱仪选小型光谱仪模块,A/D转换模块将光谱仪接收的模拟电压信号转换成数字电压信号发给FPGA,FPGA中嵌入解调算法进行光纤法珀压力传感器腔长解调,串口模块将解调的结果发送到液晶和上位机显示,完成光纤法珀压力传感器解调系统设计。(4)搭建压力传感解调系统实验平台,对解调系统硬件电路和软件程序测试,采用解调系统进行传感器标定和压力实验验证。实验结果显示,解调系统能正常工作,腔长和压力变化具有良好的线性关系,最终解调速率达25k Hz,传感器灵敏度为0.6nm/KPa时,可分辨0.122KPa压力变化。实现了对光纤法珀压力传感器高精度、高速度解调。
其他文献
本课题来源于中国兵器工业试验测试研究院所规划靶标技术体系中的一个子课题“具有实时毁伤感知的人形靶标系统构建技术”。当前,小规模的军事冲突可能性远大于大规模的军事对抗。面对挑战,我军必须不断发展自己,而部队靶场训练测试,便是提高军事实力的重要一环。通过对国内外多种射击训练用靶进行分析,目前陆军靶场的训练方式主要是打击模拟真实的战场环境下的各种类型靶标。如自动报靶靶标与机器人移动靶标,在实际使用中存在
学位
镁合金因密度低、比强度高等优势,在轻量化结构材料领域中拥有广阔的应用前景。但其自身的密排六方结构存在对称性低、可同时开动的滑移系少等特性,导致其塑性较差、各向异性,使得镁合金应用范围受到局限。在装备需要日益严苛的背景下,研制出同时具备高强度和高塑性的材料是非常有实际意义的。加入合金化元素是提高镁合金综合性能的有效途径之一,而Mg-Bi合金因Bi元素的固溶强化作用,能在一定程度上解决其强度较低的问题
学位
储能介电陶瓷的优势在于功率密度高,充放电速度极快,另外,储能介电陶瓷的使用寿命长,同时在宽温域及宽频域内电学性能也表现良好,目前已经成为电介质电容器的核心部件。但是电介质陶瓷的储能密度较低,限制了其更广泛的发展,因此,研究发展储能性能更优的储能陶瓷体系成为应有之义。铌酸钾钠(K0.5Na0.5NbO3)基陶瓷具有居里温度高,机电耦合系数高,击穿场强相对于其他电介质陶瓷较高等特点。因其独有的透光性而
学位
大豆是重要的蛋白和油料作物,也是重要的生物固氮作物。倒伏(Lodging)不仅影响农作物产量和品质,还影响机械化收割,因此,研究倒伏的遗传机制并以此为基础改良作物的抗倒性极其重要。影响植物倒伏性状的因素可分为4个方面,第一是株型性状,包括株高、分枝数、茎粗等;其二是解剖学性状,包括木质部、韧皮部的面积及面积比等;其三是物质组成,包括木质素、纤维素的总含量、单体含量及比例等;其四是外界环境,即植物所
学位
期刊
水稻是我国主要的粮食作物,其根系发育与水稻的产量与品质密切相关。冠根是水稻根系的主要组成成分,因此研究水稻冠根的发育调控机制具有十分重要的科学意义和生产应用价值。WOX11(WUSCHEL-related homeobox11)是WUSCHEL-related homeobox家族基因,在水稻冠根发育中起着十分重要的作用。该基因主要在水稻冠根发生后期与根尖分生区表达。过量表达或者敲除该基因都会影响
学位
目的:调查研究肝硬化失代偿期患者的依从性、社会支持现状。方法:选取2020年8月至2021年7月本院消化内科收治的100例肝硬化失代偿期住院患者为研究对象,采用问卷调查法,调查统计该100例肝硬化失代偿期患者的依从性、社会支持情况,并予以分析。结果:肝硬化失代偿期患者在饮食、活动与休息方面的依从率较好,在服药、门诊随诊方面的依从性较差。肝硬化失代偿期患者的主观支持得分较高,客观支持、支持利用度、社
期刊
视频SAR具有全天候、全天时、高精度、实时成像的优点,拥有极高的军事应用价值。运动目标跟踪是视频SAR实施有效战地侦察亟需解决的关键问题。视频SAR图像具有背景复杂,目标表观形态变化剧烈等特点。因此,如何稳定、高效跟踪视频SAR运动目标是一项极具挑战性的课题。本文采用深度学习方法对视频SAR运动目标跟踪问题进行了深入的研究,主要工作如下:1、针对目标跟踪过程中相似干扰物问题,设计了实例感知特征提取
学位
鱼类的性别分化是演化生物学和发育生物学的重要研究领域。一方面,鱼类与人类有共同的祖先,研究鱼类的性别分化有利于理解人类性别演化的历程。另一方面,鱼类是人类重要的食物来源。研究鱼类的性别分化可以指导经济鱼类的生产。斑马鱼的性别分化起始于幼鱼发育的早期阶段,因此该阶段表达的基因对斑马鱼的性别分化有着重要的影响,如何找到这类基因是研究斑马鱼性别分化问题的重点和难点。然而幼年斑马鱼的性别无法区分,科学家们
学位
恶臭假单胞菌KT2440属于非致病性的革兰氏阴性菌,具有广泛的代谢多样性及较强的环境适应性,在生物合成与环境污染修复方面具有良好的应用价值。形成生物被膜是其适应复杂环境的重要能力。第二信使c-di-GMP通过转换胞外环境信号调控包括生物被膜在内的多种生理代谢活动。研究KT2440中c-di-GMP调控生物被膜形成的机制,将有利于揭示KT2440的环境适应性,指导其在生产实践与环境中的应用。实验室前
学位