基于分布式光纤振动传感的采集系统分析

《基于分布式光纤振动传感的采集系统分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据指导小组成员名单贾波王超万方数据目录摘要．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·．J

2、II㈣Ⅲ舢IIMIIIIIIIHIIIIPrlU

3、．．3Abstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．幽5965．．4第一章引言⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1光纤传感的历史背景、优势和应用领域⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l1．2常见的几种光纤传感器类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．41．2．1基于光时域反射的光纤传感技术(OTDR)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．2．2干涉型光纤传感器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61．3光纤传感系

4、统的组成．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10第二章采集系统的设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯122．1总线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯．132．1．1几种常见的数据采集系统总线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．132．1．2USB总线概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯152．1．3USB总线体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．172．1．4USB总线数据传输类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．182．2基于USB总线的数据采集卡实现方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．202．2．1基于FPGA的USB接口数据采集系

5、统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．202．2．2基于DSP的USB接口数据采集系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯222．2．3基于集成微控制器的USB接口数据采集系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯．242．3主机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯27第三章数据采集系统主要芯片的选型与简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．293．1主控芯片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．293．1．1增强型8051微控制器．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l3．1．2接口方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．323．2ADC．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323

6、．3CPLD⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35第四章系统软件实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯394．1USB固件程序设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．1．1KeilC51软件简介⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．414．1．2固件程序的框架⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．1．3固件程序的框架源文件和主要函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43万方数据24．2CPLD程序设计⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．444．2．1QuartusII简介．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯⋯444．2．2CP

7、LD与ADC和USB控制芯片的控制实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．454．3上位机程序设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯464．3．1LabVIEW简介⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯464．3．2上位机功能实现⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．．474．3．3数据采集卡驱动程序的安装⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．47第五章系统测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯53参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．54附录I系统硬件电路连接图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯⋯⋯⋯⋯57附录II部分程序代码⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．60万方数据摘要光纤本身具有的优良特性使得光纤传感技术得到飞速发展，尤其是分布式光纤传感技术n3。数据采集与处理模块作为光纤传感系统的一个重要组成部分，其性能的优劣直接影响着整个系统的测量精度和速度。如何开发高精度、高速度、实时性、低成本的数据采集系统正是本文研究的主要内容。论文首先从总线的选择入手，分析对比了几种常见的数据采集系统总线，最终选择了USB总线，该总线具有即插即用、高速的传输速率、多样供电方式、低成本等优点。然后分析了几

9、种基于USB总线的数据采集卡实现方案，最后选择了基于集成微控制器的USB接口数据采集系统，该方案能够有效的节省系统资源，降低开发难度。此外，借助CPLD的时序控制能力就能实现高精度、高速度和低成本的实时性数据采集系统。在确定了数据采集系统的实现方案后，文章接下来的工作就是硬件选型和软件开发。硬件电路主要介绍了ADC、USB控制芯片和CPLD的选择，软件方面主要介绍了USB固件程序的开发、CPLD时序电路的控制和LabVIEW上位机的实现方案。在硬件和软件开发、调试的基础上，最后通过实际的系统检测，论证了

10、该方案的可行性。关键词：数据采集；USB总线；CPLD；LabVIEW万方数据4AbstractFiberopticsensingtechnology，especiallydistributedfibersensingtechnology[1]，obtainedrapiddevelopmentinrecentyearsmostlydependsontheexcellentpropertiesoffiber．Dataacquisitionan