测量冲击波到达时间的阵列式光纤探针系统研究

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1、分类号密级UDC学位论文测量冲击波到达时间的阵列式光纤探针系统研究（题名和副题名）李春花（作者姓名）指导教师姓名叶玉堂教授博导电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称光学工程论文提交日期2008.1论文答辩日期2008.3学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号摘要独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教

2、育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要光纤探针系统作为冲击波参数测量的设备之一，具有耐高温/高压、耐冲击、不易

3、受电磁干扰、传输损耗小、频带宽、体积小、质量轻等优点，现已得到了广泛的应用。随着电子技术的发展，小型化、仪器化成为光纤探针系统发展的必然趋势。本文在深入研究传统光纤探针系统基本理论及实现方法的基础上，结合目前广泛应用的FPGA技术，对小型化、仪器化光纤探针系统的实现进行了研究，提出了一种可行方案，并给出了相应设计及仿真。该方案采用自主发光技术，以调制的激光信号作为冲击波波面信息的载波信号，增强了系统抗干扰能力；采用Xlinix公司VirtexIV系列FPGA芯片作为整个系统的控制中心，对数据流进行控制，将高速数据暂存在SRAM后再以低速传出，大大简化了逻辑控制

4、电路的设计，且省去了价格高昂体积庞大的高速数字示波器，可降低系统成本，减小系统体积。以上方法在光纤探针系统中的应用在国内外均未见报道。另外，该方案还采用光纤阵列进行多路设计，使系统的空间分辨率可由传统光纤探针系统最高0.4mm左右提高至130μm左右；且系统采用异步串口通信，将采集到的数据上传到PC机上进行处理，具有传输线少、成本低、可靠性高等优点。系统设计包括硬件及软件两个部分。硬件方面，根据所设计的系统方案框图选择元器件，并根据要求对各芯片进行了选型；构建电路系统，完成各部分电路的时钟电源设计、接口设计，以及FPGA的复位电路、配置电路等的设计，得到了硬件

5、电路部分的原理图；在综合考虑高速信号的传输线理论，及反射、串扰及地弹等信号完整性问题的基础上，根据原理图绘制出八层PCB版图。软件方面，以Xlinix公司提供的ISE为开发平台，使用verilog硬件开发语言对FPGA内部各模块进行了设计，完成了各模块的RTL级代码编写。FPGA芯片作为数据流的控制中心，主要由DCM模块、MGT模块、SRAM控制模块、UART模块等组成，实现了对SRAM芯片、光收发模块、串口等的控制。由于DCM模块及MGT模块的原始设计比较复杂，本文采用了Xilinx公司成熟高效的IP（IntellectualProperty）核来实现，可提

6、高系统的稳定性。最后，采用ModelSim软件对各模块进行了仿真，验证了各模块的功能。I摘要本文所提出的系统方案可有效提高系统的空间分辨率，降低系统成本，减小系统体积，是对小型化、仪器化光纤探针系统大胆而有益的探索，为新型光纤探针系统项目的进一步开发奠定了基础。关键词：光纤探针，冲击波，光纤阵列，光收发模块，现场可编程门阵列(FPGA)IIABSTRACTAbstractTheopticalfiberprobesystem,designedformeasuringtheshockwaveparameter, hasalreadybeenusedwidely.I

7、thasalotofadvantages,suchasbeingabletosuffer hightemperature、highpressureandhighimpact,interferenceimmunity,widebandand smallsize.Withthedevelopmentofelectronictechnology,decreasingthecostand miniaturizingthesystemarerequiredurgentlyintheopticalfiberprobesystem. Withresearchingtheth

8、eoryandrealizationo