四通道光纤传感器数字PGC解调技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文四通道光纤传感器数字PGC解调技术研究硕士研究生：张晨硕指导教师：张朝柱教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：乔玉龙教授哈尔滨工程大学2017年12月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文四通道光纤传感器数字PGC解调技术研究硕士研究生：张晨硕指导教师：张朝柱教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInde

2、x:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonFour-channelFiberOpticSensorDigitalPGCDemodulationTechnologyCandidate:ZhangChenshuoSupervisor:Prof.ZhangChaozhuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineerin

3、gDateofSubmission:December,2017DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明

4、确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔

5、滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日四通道光纤传感器数字PGC解调技术研究摘要随着光纤传感技术的不断发展，光纤传感器由于其分辨率高、灵敏度高、抗腐蚀、成本低廉、抗电磁干扰等突出特点被广泛应用于军工领域、防窃听领域及海底监测领域等工况复杂、电磁干扰严重的工作环境下。光纤传感器的解调方法直接影响着光纤传感系统解调的动态范围、检测精度等重要参数。相位

6、生成载波(PGC)解调技术是目前应用最广泛的光纤传感器解调方法，然而传统的PGC-DCM解调算法容易受到光强干扰的影响，传统的PGC-Arctan解调算法对调制深度存在依赖性，算法具有局限性。针对这种问题，本课题基于杨军等人提出的椭圆拟合算法和PGC-Arctan解调算法相结合的解调算法提出了的四通道光纤传感器数字PGC解调方案，并完成了四通道光纤传感器数字PGC解调系统的硬件实现。该方案克服了PGC-Arctan解调算法对调制深度的依赖性，抑制了PGC-Arctan解调算法引起的谐波失真，同时扩大

7、了PGC解调系统的动态范围。论文的主要成果如下：首先，阐述了课题的研究背景和意义，介绍了光纤传感器PGC解调算法的研究现状及发展趋势，深入研究了光纤传感器PGC解调算法的相关技术理论，包括：光纤传感器传感原理、相位生成载波调制解调原理及其技术指标分析，对比分析了几种改进的PGC解调算法。其次，针对传统PGC解调算法的不足，提出了四通道光纤传感器数字PGC解调方案及系统设计指标。该方案克服了传统PGC解调算法对调制深度的依赖性，抑制了光强干扰和非线性误差的影响的同时扩大了解调系统动态范围。然后，通过M

8、atlab进行理论验证后，在Vivado和Linux开发环境下，使用VerilogHDL语言和C语言完成四通道光纤传感器数字PGC解调算法的设计与实现，并完成各个模块的功能仿真和系统的功能仿真。结合XilinxIP核优化了正切细分算法计算步骤，减少了运算次数，降低了硬件资源占用。使用VivadoHLS改进了椭圆拟合算法结构，降低了系统延时。最后，完成数据采集板卡的设计，搭建系统测试平台，对四通道光纤传感器数字PGC解调系统进行功能验证和性能测试。测试结果证明了四通道光