基于fpga的无源光纤拾音器的设计

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1、支拿未交硕士学位论文基于FPGA的无源光纤拾音器的设计TheDesignofPassiveOpticalFiberAcousticPickupSystemBasedonFPGA作者：秦威导师：孙强北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书rlIJflllJJlllllJllllJJlllllllllllJlIJlllllllllJIJfY2603424本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机

2、构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者虢牵成导师躲b0夸签字曰期：上ol垆年口弓月，乙日签字日期：20J牛年。弓月fz日中图分类号：TP212．6UDC：621．39学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于FPGA的无源光纤拾音器的设计TheDesignofPassiveOpticalFiberAcousticPickupSystemBasedonFPGA作者姓名：秦威导师姓名：孙强学号：11120140职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：通信与信息系统研究方向：光纤通信北京交通大学2014年3月致谢在本

3、论文即将完成之际，谨此向我的导师孙强教授致以衷心的感谢和崇高的敬意!本论文的工作是在孙强教授的悉心指导下完成的，孙老师渊博的知识、严谨的治学态度、科学的工作方法、充沛的科研精力给我留下了深刻的印象。同时，孙老师在我生活中给予的无微不至的关怀也令我十分感动，在此一并表示谢意!在硕士学习和实验室工作期间，与杨家田、王妍、魏田田等同学朝夕相处，彼此结下了深厚的友谊。他们对我的工作给予了热情无私的帮助，协助我完成了论文的部分设计及实验，并提出了许多的宝贵意见，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢双亲，他们的理解和支持使我得以安心完成学业。希望他们身体健康，笑口常开!中文摘要摘要：

4、光纤传感技术，是近年来传感器研究领域的热点。光纤传感器具有灵敏度高、抗强电磁干扰、环境适应性强、易于组成分布式传感阵列等优点，这使得它具有良好的发展前景。全国广泛的光纤资源，则为光纤传感技术的应用提供了有利条件。本论文基于光纤传感技术，利用Sagnac光纤干涉原理，设计了一套基于FPGA硬件平台的无源光纤拾音器系统。该系统的创新之处在于能够实现对于特定区域范围内的声音信号的全光采集和即时还原，采样点与后台处理系统的距离最远可达到80公里。无源光纤拾音器不受电磁干扰，不向外辐射电磁波的特点，使得它在国家安全、军事侦察、安防监控等领域具有良好的应用前景。无源光纤拾音器由六大基本

5、模块组成，包括电源模块、光单元模块、音频采集模块、信号处理模块、音频输出模块、显示模块。电源模块负责为其它模块提供标准电压输入以及电压转换；光单元模块分为激光器发射电路和光电接收电路，分别负责在发送端产生特定波长的激光和在接收端对带有声音传感信号的激光信号进行光电转换及放大；音频采集模块主要由光纤传感头组成，通过将光纤传感头串入光纤连接处组成光纤Sagnac环，即可实现光纤干涉式传感；信号处理模块以FPGA为核心，实现对系统的整体控制以及对传感信号的软件解调；音频输出模块和显示模块完成对解调后的声音传感信号的音频输出和强度显示。本文使用protel软件完成了系统硬件电路的设

6、计，在QuartusII平台上使用VerilogHDL语言完成了FPGA软件系统的设计，利用Multisim软件对光接收电路进行了仿真分析，并在第五章使用CoolEditPro软件对通过无源光纤拾音器采集的声音样本和通过手机录音软件采集的同一声音样本进行了对比分析，对比结果表明，无源光纤拾音器能够较好的完成声音信号的传感、采集、还原等功能。关键词：光纤传感；拾音器；Sagnac干涉；FPGA分类号：TP212．6ABSTRACTABsTRAcT：OpticalfiberSCnsingtechnologyisahotresearchfiledofsensorinrecenty

7、e躺·p1b盯0pticsensorhasgoodpotentialsthatincludehighsens确tv’ant卜e上ectromagneticinterference，excellentenvironmentaladaptability’distributings锄smgand80on,whichmakesithasgoodprospectsfordevelopment．Extensivenatlonalnberresourceshaveprovidedfavorableconditionsforthe