研究目的
开发一种自动定位时分复用(TDM)干涉光纤传感器阵列时间窗口的方法,以替代人工校准流程,从而降低复杂度并提升便利性。
研究成果
所提出的自动时间窗定位方法有效替代了人工校准,降低了基于时分复用光纤传感器阵列的复杂度并提升了便利性。实验验证表明该方法具有鲁棒性和抗噪性,且可扩展至其他调制方案。
研究不足
该方法的可靠性取决于噪声性能;可能需要低噪声组件或光放大器来满足阈值条件??衫┱剐允芟抻诟笳罅兄械脑肷斓в?,且计算复杂度随数据点增加而上升。
1:实验设计与方法选择:
该方法采用与传感器信号数据特征相似的形状函数,通过与微分后的传感器信号进行互相关运算来自动定位时间窗口。
2:样本选择与数据来源:
使用四传感器阵列,传感器用于测量加速度,置于地面以捕捉环境振动。
3:实验设备与材料清单:
包括激光源、声光调制器(AOM)、相位调制器(PM)、光电探测器(PD)、模数转换器(ADC)、FPGA板卡和同步信号发生器。
4:实验步骤与操作流程:
对传感器信号进行微分处理,去除窗口尖峰,计算处理后信号与形状函数的互相关,并从相关峰值中找出时间延迟n1。
5:数据分析方法:
通过互相关寻找最大值以确定时间窗口对齐;利用反正切函数和相位解卷绕进行相位解调。
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acousto-optic modulator
Chops continuous light into pulses for time division multiplexing.
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phase modulator
Applies encoded phase shifts to light pulses.
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photo detector
Detects light intensity and converts it to electrical signal.
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analog-to-digital converter
Samples the light intensity signal for digital processing.
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FPGA board
Processes signals, generates synchronization, and implements the automatic time window locating method.
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signal generator
Generates driven signals for AOM and PM, and synchronization signal.
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laser source
Emits continuous light for the sensor system.
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logic analyzer tool
SignalTap II
Intel Corp.
Dumps temporal operating results from FPGA to PC for validation.
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software
Quartus II
Intel Corp.
Used with SignalTap II for logic analysis.
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