光電集成加速度地震檢波器信號處理理論分析及應用研究.pdf

1、光電集成加速度檢波器體積小、抗電磁干擾能力強和適合在強電磁場和高溫高寒等惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作等特點使其具有廣泛的應用前景，但它的數據采集量少、實時性差和大量數據收集困難等問題極大局限了它的發(fā)展和應用，論文提出的基于優(yōu)化的新解調方法、新穎的可重新配置的SOPC(System On Programmable Chip)實現方法和高速傳感網絡系統設計的集成化、數字智能化和系統化的現代傳感系統解決了這些問題，使光電集成加速度傳感系統能夠在對傳感系

2、統有更高要求的導彈制導、飛機導航、大型電器設備的振動遙測及石油地震勘探等領域得到廣泛應用，而且可以使得課題組研究成功的各類干涉型光電集成加速度地震檢波器推廣應用。 本文研究是國家自然科學基金資助項目“混合型集成光學加速度地震檢波器理論與實驗研究”(No.49874031)和“光電集成加速度地震檢波技術理論與實驗研究”(No.40274047)的后期研究課題，旨在將研究成功的各類干涉型光電集成加速度地震檢波器推廣應用。論文在課題組

3、研究成功的各類干涉型光電集成加速度地震檢波器進行詳盡分析基礎上，對信號處理作了深入研究，提出了優(yōu)化的新的數字解調方法，首次創(chuàng)新性提出并行工作的光電集成加速度傳感器通用數字信號處理系統SOPC設計方法，首次將工業(yè)以太網接口應用在光電集成傳感信號處理終端中構成傳感網絡，使研究的傳感系統具有頻帶更寬、靈敏度高、抗干擾能力強、實時性好、智能化和易于構成高速測線網等優(yōu)點。論文的主要研究工作如下： 1.詳細推導光電集成加速度地震檢波器傳感機

4、制，對課題組研究的幾種典型的傳感器的特點進行了研究和分析，為數字信號處理系統奠定了研究基礎。 2.在對傳統解調技術對比分析的基礎上，結合交流相位跟蹤零差補償技術(PTAC)和綜合外差信號解調技術，對解調理論提出了改進和優(yōu)化方法，并在考慮3×3耦合輸出非對稱設計的情況下，提出了基于干涉型集成加速度地震檢波器3×3耦合輸出設計方案和集成加速度地震檢波器無載波解調理論。 3.利用Simulink仿真驗證了解調理論，并詳細分析加

5、速度檢波器在理想和噪音環(huán)境下的系統輸入與輸出關系，通過仿真得到大量實驗結果，經分析得到了比傳統方法更寬的動態(tài)工作頻率和10rad無失真解調幅度范圍及其他仿真參數。 4.提出了新穎的并行工作的數字信號處理系統電路SOPC設計方案和實現方法，實現了400M工作時鐘、采樣頻率達400K和系統分辨率達0.001V的DSP(Digtal signal processing)與微處理器系統并行實時工作集成化的采集、處理傳感網絡終端，并基于I

6、ABVIEW和SOPC系統樣機完成了振動臺標定、系統標定、模擬現場和實際環(huán)境測試實驗。 5.基于TCP/IP技術，構建了結合C/S和B/S結構的傳輸速度達10M/100M的低誤碼率的高速傳感網絡體系結構，首次將工業(yè)以太網接口應用在光電集成傳感信號處理終端中構成高速傳感網絡，提出一種嵌入以太傳感網絡的新型智能化和數字化信號處理系統解決方案，構建高速通用測線網絡結構，實現海量數據實時傳輸，滿足地震勘探等領域計算機分析和解釋系統的需求