干涉型光纤水听器虚拟检测软件程序设计与实现

摘要

光纤水听器是依托光纤传感器技术的一门新兴技术，其涉及了很多高新技术如自动控制、通信与信号处理、测量测试等，自出现以来就广泛在军事领域里使用。光纤水听器是利用光纤的传光特性及它与周围环境相互作用产生的各种调制效应，是在海洋中侦听声信号的仪器。干涉型光纤水听器具有极其高灵敏度的相位检测能力和动态范围，这些特点注定了它在军事领域的应用，在军事作用的强大推动下得以飞速发展，并逐步从实验室研发阶段走向工程运用阶段。随着潜艇降噪技术地不断发展，对水声信号的检测技术以及信号的处理能力要求也有所提高。伴随对光纤水听器性能要求的不断提高，各种信号检测技术也在不断发展，经历了由模拟检测到数字化检测的转变，伴随着虚拟仪器技术的不断进步发展，虚拟检测信号成了一个新的手段和方法。基于这一现状，提出了采用虚拟仪器（Virtua Instrument,VI）来实现模拟光纤水听器信号检测的新构思。
　　本文阐述了干涉型光纤水听器的基本原理，拟定了单元干涉型光纤水听器系统测试平台的构建方案，介绍了LabVIEW在虚拟仪器领域信号分析与处理方面的强大功能，完成了干涉型光纤水听信号模拟硬件电路的设计，通过调用动态链接库完成了非NI采集卡与LabVIEW平台的连接，开发出了水听信号检测的VI软件。仿真测试表明该VI软件的性能良好。通过仿真加深了对理论分析的理解，同时仿真中有关的方法和经验可以在实际系统测试中得到应用。
　　采用模拟硬件电路输出光纤水听器信号，采用HS3-100数据采集卡进行采集数据，并将所得信号和标准光纤水听器信号进行对比分析，进一步总结测试过程中需要注意的问题。在实验室条件下，测得虚拟检测系统具有理想的声压灵敏度和符合行业计量标准的加速度灵敏度特性，达到了预期设计要求，并提出了测试的不足和系统需要改进的方面，为进一步研究和改进系统提出了参考意见。

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第1章 绪论

1.1 光纤水听器

1.2 光纤水听器国内外研究现状及进展

1.3 干涉型光纤水听器面临的核心技术

1.4 复用技术

1.5 课题意义和研究的主要内容

第2章 虚拟检测理论基础

2.1 光纤水听器理论基础

2.2 双光束干涉仪的信号解调技术

2.3 本章小结

第3章 干涉型光纤水听器硬件选择

3.1 系统方案设计

3.2 关键元器件之选择

3.3 水听信号处理方案

3.4 虚拟接口设计

3.5 本章小结

第4章 检测系统虚拟仪器软件设计与实现

4.1 虚拟仪器介绍

4.2 虚拟仪器结构与组成

4.3 VI软件的设计

4.4 采集数据模块

4.5 数据处理模块

4.6 数据结果显示模块

4.7 本章小结

第5章 水听器信号模拟硬件电路设计与实现

5.1 直接调制光源实现载波的检测案数学分析

5.2 干涉型光纤水听信号分析

5.3 函数发生器

5.4 模拟硬件电路设计

5.5 模拟硬件电路测试

5.6 LabVIEW仿真测试

5.7 检验H、G值对检测效果的影响

5.8 本章小结

总结与展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢

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