导读:本文包含了光栅信号处理论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:光栅尺,莫尔条纹,非均匀采样,误差补偿
光栅信号处理论文文献综述
刘忠宁[1]（2019）在《矩阵式光栅尺光栅信号处理与补偿技术研究》一文中研究指出随着科技和工业自动化的发展,以高精度、高分辨率的光栅位置测量在实现自动化设备在位置和速度具有重要地位。无论是在大型装备或是在微电子行业,具有高分辨率和大量程的光栅尺传感器总是在工业自动化中扮演着重要角色。光栅尺位移传感器可以实现电子制造设备位置和速度反馈,保证设备能够实时读取位置和速度信息并正常工作。目前,国内外均对光栅信号进行了实际和有效的处理和细分,形成了一定的体系和研究方法,但方案和信号处理好坏不一。本文尝试在前人的基础上,对光栅尺信号处理和补偿技术进行继续研究。本文介绍了国内外对光栅尺技术的研究和应用现状,阐述了矩阵式光栅尺的工作原理和莫尔条纹的形成原理,分析和总结前人对光栅信号建立的模型和研究。针对已有模型进行探究和分析,总结了光栅信号的误差形式、处理方法和误差补偿方法。在已有经验和数学模型基础上,总结出对于绝对式光栅尺信号误差模型的处理方法,对经过初级处理后的信号分析误差并进行误差补偿技术研究。在建立模型的基础上,运用有限响应滤波器(FIR)和离散傅里叶变换(FFT)对信号进行前期分析并进行处理,运用状态估计的方法对非均匀频率的莫尔条纹进行频率估计和重采样,并按照曲线拟合的方法进行了误差分析,通过在线仿真验证与分析验证数据误差,并进一步实现硬件环境搭建与仿真,并对实验数据收集和分析。实验结果表明,傅里叶变换和滤波器能够很好的识别和抑制高频信号,减少信号的干扰,通过对非均匀采样信号频率估计和重构,降低了信号处理的数据量和处理难度,经过模型实际验证,该方法对莫尔条纹信号误差具有良好的补偿效果。通过对实验数据的分析,本方法能够实现对某光栅尺信号的实时处理与误差补偿,从原始误差最大1.77μ8)降低到最大0.35μ8),保证了光栅尺的测量精度和可靠性。(本文来源于《长春理工大学》期刊2019-06-01）
刘帅[2]（2019）在《用于时域高分辨延迟信号处理的取样光纤光栅的理论和实验研究》一文中研究指出光纤光栅具有与纤维光学系统兼容性好、免受电磁干扰、结构紧凑、工作波长可选择等诸多优点,在光纤通信和光纤传感等领域应用十分广泛,成为将来实现具有可重构、易更新特性的智能化全光网络的关键器件。利用取样函数对光纤光栅折射率进行周期性调制而形成的取样光纤光栅(SFG)具有多波长滤波特性,因而在波分复用(WDM)系统和多波长色散补偿方面有着重要的应用。利用特殊函数取样形成的SFG在其延迟谱上存在包含多个延迟通道的线性包络,为实现皮秒(ps)高分辨多波长通道线性延迟线提供可能。基于相控阵雷达系统(PAAs)的高分辨ps线性短延迟应用需求,课题提出利用Sinc2函数取样形成的Sinc2 SFG产生高分辨线性短延迟,利用傅里叶变换理论研究了 SFG空域纤芯折射率变化包络与其频域反射谱通道剖面形状的关系,并且分析了 SFG产生多波长通道的原理。利用耦合模理论模拟并分析了不同参数对其反射谱和延迟谱性能的影响。在此基础上我们对光栅及取样参数进行优化,模拟计算结果显示Sinc2 SFG能够提供平均延迟阶跃为0.25ps,以标准差表示的线性度为4.2%的16个线性延迟通道,由于Sinc2 SFG纤芯折射率变化在两侧存在快速变化的旁瓣,而且光栅周期只有微米量级,在制造上难以实现。因此提出利用高斯SFG获得线性程度较好的多通道ps延迟阶跃,模拟计算结果显示高斯SFG能够获得平均延迟阶跃为2.83ps,线性度为7.4%的8个线性延迟通道。我们采用高斯光束直写结合相位掩膜版技术制造了高斯SFG,讨论了制造过程中矩形狭缝的宽度对高斯SFG光谱包络形状产生的影响。设计并搭建了高分辨延迟测量系统并对系统进行优化,测量结果显示制造出的高斯SFG能够提供平均延迟阶跃为4.49ps,线性度约为10%的8个线性延迟通道,或者平均延迟阶跃为2.5ps,线性度约为8%的4个线性延迟通道,实验证明了高斯SFG能够提供多通道线性ps延迟补偿。我们提出了基于能带理论的等效级联F-P腔模型并且结合矩形截短函数有效地对高斯SFG的光谱特性进行了解释。通过外部调制的方式,利用宽带宽光源和可调谐光纤滤波器设计了基于高斯SFG的多通道可调谐线性ps光纤延迟线,平均延迟阶跃从2.8ps调谐到4.8ps,调谐范围为2ps。本课题通过理论计算和实验研究证明了 SFG能够提供大量线性度较好的ps短延迟,这种技术能够更简单地实现时域高分辨延迟信号处理和太赫兹(THz)信号的产生。(本文来源于《扬州大学》期刊2019-04-01）
黄凯[3]（2018）在《基于频谱光栅的光信号处理方法研究》一文中研究指出光子回波作为一种瞬态相干作用,是对共振介质在脉冲作用下形成的频谱光栅的非线性反映,其在信号产生、信号处理、存储等领域有着广泛的应用。掌握瞬态相干过程中的频谱光栅和光子回波的特性,是展开其应用研究的基础。而随着通信需求的增长,光学方法在信号处理、信号生成等方面的优势越发明显,因此,将光子回波应用于信号处理、信号生成,有着广阔的前景。本文基于包括光子回波在内的瞬态相干效应,围绕瞬态布居数光栅和超宽带信号生成展开研究。首先研究了脉冲与物质瞬态相干过程中形成的空间频谱光栅和光子回波特性,进而研究利用光子回波技术实现瞬态布居数光栅的形成及超宽带信号的生成。本文的主要工作包括:1.分析脉冲与晶体作用形成的空间频谱光栅及回波性质。从叁脉冲与两能级原子系统的相互作用出发,根据极化波与布居数光栅的关系,得到晶体中产生的回波数量及其矢量关系。采用Cayley-Klein参量法求解光学Bloch方程,推导每一个回波出现的时刻,并解释各个回波的形成机制。其后,针对叁脉冲光子回波现象中强度较大的二脉冲自发回波和叁脉冲受激回波进行研究。利用时域有限差分算法对Maxwell-Bloch方程进行数值求解,研究了晶体内形成的空间频谱光栅以及回波强度的性质。2.研究脉冲晶体作用中瞬态布居数光栅的形成及擦除过程,提出使用矩形脉冲代替高斯脉冲生成光栅的方法。利用第一个和第二个高斯脉冲先后与晶体作用生成布居数光栅,再用第叁个和第四个脉冲对光栅分别进行擦除和恢复初始状态,分析讨论影响光栅形成和擦除过程的因素,获得光栅形成的最佳脉宽范围以及光栅擦除的最佳脉冲延迟。另外,研究利用矩形脉冲代替高斯脉冲生成和擦除光栅的可行性,比较两种方法允许的脉宽及脉宽调谐范围,最后给出实现光栅形成和擦除的实验装置。3.提出一种利用光子回波合成高斯单周脉冲和高斯偶脉冲的方法。建立波形合成的理论模型,研究子脉冲间隔对合成波形的影响,将合成脉冲波形与目标波形进行对比分析,得到脉冲合成的有关参数。该方法可以实时地生成所需宽度及幅度的高斯单周和高斯偶脉冲波形。(本文来源于《天津理工大学》期刊2018-03-01）
徐振平,文汉云,胡杰,李思[4]（2016）在《随钻测量井下光纤光栅传感器随机信号处理方法研究》一文中研究指出作为一种新型传感器,光纤光栅传感器因不受电磁干扰、信号传输可靠等优点在随钻测量中得到广泛应用。由于井下参数复杂且相互耦合,FBG传感器不可避免地会受其他参数的干扰,因此需要分析各种随机信号的特征,对所测参数进行正确的估计。在分析了井下温度、压力随机信号的特征后,建立了信号估计的模型。采用有限单元分析方法对检测的温度和压力二元关系进行相互影响分析;利用小波分析和Winner参数估计等方法对钻柱振动以及各种随机噪声干扰信号进行去噪平滑处理。在仿真模拟分析基础上,获得随钻测量井下光纤光栅传感器信号处理方法。应用结果表明,这些方法能够在复杂的井下环境条件下准确获取温度压力真实值。(本文来源于《长江大学学报(自科版)》期刊2016年13期）
殷广林[5]（2016）在《中高频光纤光栅加速度传感器优化设计与信号处理》一文中研究指出振动是常见的物理现象。对于大型工程结构(机械设备或土木工程),不良振动常造成生命财产损失,为避免重大事故的发生,构建一套实用的振动加速度监测系统尤为重要。相对于传统电磁式传感器,光纤Bragg光栅(FBG)传感器因其具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、动态范围宽等优良特性而备受关注。利用FBG传感器对大型工程结构进行实时、在线健康监测已成为研究热点之一。本文提出了一种新型FBG加速度传感器,实现了光纤光栅对振动的检测并开发了动态监测软件。本文的研究内容和结果如下:(1)设计了一种新型基于弹性铰链的FBG加速度传感器,论述了传感器的工作原理,对于最重要的弹性铰链,详细研究了其转动刚度的计算公式。推导了该传感器模型的固有频率和灵敏度算式,明确了传感器外形参数与固有频率和灵敏度之间的关系。为了满足叁种不同频段的传感器需要,以确定的固有频率值作为主要约束,灵敏度最大化为目标,同时利用LINGO和MATLAB软件对传感器进行优化设计,得出叁款传感器的最优尺寸。(2)建立了传感器的有限元模型并进行模态分析和谐响应分析。有限元仿真结果与优化设计目标一致。根据设计出的传感器尺寸,制备并封装了这叁款FBG加速度传感器。对这叁款传感器进行性能测试,实验结果表明传感器的固有频率在600 Hz、1800 Hz和3100 Hz附近。在低频率激振条件下的灵敏度分别为313.8 pm/G、44.6 pm/G和14.3 pm/G,灵敏度曲线的线性度均在99%以上。温度试验的结果分别为12.3 pm/℃、10.4 pm/℃和14.8 pm/℃。横向干扰的误差小于8%,表明横向抗干扰能力强。性能测试结果与理论设计、仿真相似,验证了理论设计的正确性。使用制备的FBG加速度传感器对常见的机床设备和旋转轴进行振动加速度测试,并使用压电式加速度传感器进行对比。通过分析时域图和频域图得知,FBG加速度传感器与压电传感器的测试结果类似,证明本文制备的FBG加速度传感器具备真正检测振动加速度信号的能力。(3)设计了基于中高频FBG加速度传感器的实时动态监测系统,实现了对解调仪单、四通道扫描信号的提取、分析与处理。该系统还具备实时数据显示,传感器振动状态判定与数据库信息传递与存储等功能,可处理并显示4路信号合计64个FBG传感器的信息。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2016-04-01）
王雷[6]（2016）在《光纤光栅振动传感器的响应特征与振动信号处理》一文中研究指出伴随着科学技术程度的不断加深,对各式各样复杂的工程结构、机械结构的振动检测问题的研究成为人类的焦点。而作为研究对象的振动信号,其复杂程度不亚于其它任何动态信号,正因为如此,相关领域的科研人员在研究的过程中就意识到,即使所需类型的振动传感器的灵敏度、精度达到要求,对所观测数据的后期处理,也就是所谓的信号处理技术也需要引起足够的重视。越来越多的信号处理领域的研究证明,对接收的复杂信号的合理加工与处理,会对最终振动传感器的性能测试起到至关重要的作用。从传感角度来考虑,前人研究的复古的机械力学传感器在灵敏度、精度和测量范畴等方面已经不能满足人们的需求。光纤Bragg光栅(FBG)传感器是近些年演变非常迅速的光纤光栅传感器,其除拥有传统传感器功能以外,还具备不受各式场的干扰、灵敏性能优越、轻盈、体积小等类似特征。因此,长期大量在航行、桥梁、土木建筑等领域使用。从信号处理的角度来说,由于振动测试信号最终转换为光纤布拉格光栅中心波长的变化量,而这个移变的数据量会随着实时监测而不断加大,因此这种信号处理属于大数据的信号处理问题。通常可以采用数据拟合或者时频变换的方式对接收信号进行分析,以便得到想要的结果。本文首先对常见的振动传感结构,例如建立在等强度悬臂梁基础上的FBG振动信号传输及测量的方案,即等强度悬臂梁作为传输振动信号的核心元件,对该设计方法进行数学推理,其次进行模拟仿真,最后通过实验完成数据测试与分析。论文主要研究内容如下：1、简要介绍ansys仿真机制,对常见的振动结构进行详细的原理介绍及数学公式推理分析,从输入、输出响应特征角度分析,并且通过ansys仿真,探究常见振动结构的响应特征。2、对实验环境介绍,排除实验环境对数据测试的影响,同时通过基于等强度悬臂梁的振动传感器,对振动信号进行实时监测,记录由于振动而导致的光纤布拉格光栅中心波长移位的数据,并且对数据进行筛选,选出更加合理的数据以便后期进行振动的信号处理与分析。3、通过时域线性拟合及时频变换的方式对所测试数据进行分析,通过分析得出FBG振动传感器的响应参数及相关数字特征,实验测试中FBG振动传感器的灵敏度可达到16.6pm/g。(本文来源于《昆明理工大学》期刊2016-03-01）
王裕[7]（2015）在《基于衍射光栅的信号处理和细分技术的研究》一文中研究指出随着现代科技的丰富与进步,纳米技术、生物医学、半导体制造、超精密加工等技术在近年取得了飞速发展。微米级的测量技术已经很难满足现代高精密器械对精度的要求,人们需要更高分辨率、更高速度、更微型化位移测量系统。在光栅位移传感器领域,国外的技术已经达到皮米级分辨率的高水平,但是国内的相关产品的分辨率却远不及国外产品,因此设计出高精度的光栅信号细分处理技术对于我国的现代化进程和科学进步都有着重大作用。本文研究了衍射式光栅的惠更斯原理、多普勒频移理论、拍频干涉理论及偏振光学理论,并由此对使用的光路进行琼司运算推导,验证了获得的四路光强信号为振幅相等、相位依次相差90°的正弦型信号。本文设计了前级处理电路,对采集到的光强信号进行初步处理,很大程度上减小了信号的幅值不等、直流电平漂移、非正交性等不利因素对于后续信号处理细分的影响。本文研究了小波变换理论和椭圆拟合补偿理论,并结合LabVIEW和MATLAB软件进行程序设计,很大程度上去除了信号中的噪声并进一步提高其正交性,提高了后续细分所使用信号的质量。本文研究了多种常用的细分方法,并分析其优劣。并利用LabVIEW软件进行程序设计,实现了对采集信号的高分辨率细分工作。本文在最后进行了实际信号的采集,并对其进行了细分。结合采集到的信号,分析了细分方法的分辨能力。并提出改进意见,以获得更高的分辨能力。(本文来源于《大连理工大学》期刊2015-05-01）
王超[8]（2014）在《基于光纤布拉格光栅的微波光子信号处理》一文中研究指出由于有效利用了光子技术的优点,微波光子技术克服了传统微波系统中的一些瓶颈,从而提高已有系统性能,甚至开发出了全新的系统应用。很多光子器件已经被用在微波光子系统中,光纤布拉格光栅(Fiber Bragg grating,FBG)就是其中一种非常重要的全光纤器件。由于具有灵活的频谱响应特性、损耗低、质量轻、结构紧凑、以及与其他光纤器件耦合性好等独特的优势,光纤布拉格光栅已经成为了微波光子信号处理系统中的关键组件之一。本文主要介绍了近年来光纤布拉格光栅在微波光子信号处理应用中的最新进展,重点讨论的主要应用包括微波光子滤波器,微波任意波形产生,微波频谱感知以及光纤光栅传感器实时解调。最后,本文还讨论了在微波光子系统中应用光纤布拉格光栅的局限性及可能的解决方案。(本文来源于《数据采集与处理》期刊2014年06期）
姜礼杰,王勇,徐健,刘建华[9]（2014）在《基于STM32微处理器的光栅信号处理方法的研究》一文中研究指出在叁维移动平台运动控制系统中,STM32微处理器作为主控制器实时地处理光栅尺反馈信号和发送相应指令。由于微处理器中计数器的位数和计数方式,不适宜在大行程叁维移动平台中应用,针对这一缺陷,给出了扩展计数器位数和辨向的方法,探讨如何选择合理的查询周期,延长光栅尺的测量长度,实现在平台上的应用。实验证明:该方法计数准确、可靠性高,满足光栅尺信号的处理要求。(本文来源于《机床与液压》期刊2014年07期）
钟文斌[10]（2014）在《基于FPGA的相位光栅干涉位移传感器信号处理系统研究》一文中研究指出大范围、高精度的位移传感器在先进制造领域具有重要作用，面临广泛需求。相位光栅干涉位移传感器以衍射光栅栅距作为测量基准，具有大的测量范围，同时具有高的分辨率和测量精度。信号处理是保证传感器精度的最重要的环节之一，本文围绕相位光栅干涉位移传感器展开研究，开发了一种基于FPGA的相位光栅干涉位移传感器信号处理系统，主要研究工作包括：1、分析了相位光栅干涉位移传感器原理，对光栅干涉信号的处理技术做了总体设计；2、设计了一套相位光栅干涉信号调理与采集电路，包括光电二极管电流电压转换、差分放大、调零放大、A/D采集、光耦隔离以及PCI总线接口等；3、实现了基于FPGA的正弦信号解码计数技术，该技术通过FPGA编程，完成包括A/D采集、信号数字滤波以及正交方波信号的辨向和计数，同时完成了PCI本地总线接口及上位机PCI底层驱动的封装；4、针对滞回比较器产生的方波信号相位滞后导致计数误差问题，提出了一种对信号滞回区间的补偿技术，并对正切法细分的主要误差进行了定量分析；5、对相位光栅干涉位移传感器进行了与双频激光干涉仪的对比试验，验证了传感器信号处理系统的精度。(本文来源于《华中科技大学》期刊2014-01-01）
光栅信号处理论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
光纤光栅具有与纤维光学系统兼容性好、免受电磁干扰、结构紧凑、工作波长可选择等诸多优点,在光纤通信和光纤传感等领域应用十分广泛,成为将来实现具有可重构、易更新特性的智能化全光网络的关键器件。利用取样函数对光纤光栅折射率进行周期性调制而形成的取样光纤光栅(SFG)具有多波长滤波特性,因而在波分复用(WDM)系统和多波长色散补偿方面有着重要的应用。利用特殊函数取样形成的SFG在其延迟谱上存在包含多个延迟通道的线性包络,为实现皮秒(ps)高分辨多波长通道线性延迟线提供可能。基于相控阵雷达系统(PAAs)的高分辨ps线性短延迟应用需求,课题提出利用Sinc2函数取样形成的Sinc2 SFG产生高分辨线性短延迟,利用傅里叶变换理论研究了 SFG空域纤芯折射率变化包络与其频域反射谱通道剖面形状的关系,并且分析了 SFG产生多波长通道的原理。利用耦合模理论模拟并分析了不同参数对其反射谱和延迟谱性能的影响。在此基础上我们对光栅及取样参数进行优化,模拟计算结果显示Sinc2 SFG能够提供平均延迟阶跃为0.25ps,以标准差表示的线性度为4.2%的16个线性延迟通道,由于Sinc2 SFG纤芯折射率变化在两侧存在快速变化的旁瓣,而且光栅周期只有微米量级,在制造上难以实现。因此提出利用高斯SFG获得线性程度较好的多通道ps延迟阶跃,模拟计算结果显示高斯SFG能够获得平均延迟阶跃为2.83ps,线性度为7.4%的8个线性延迟通道。我们采用高斯光束直写结合相位掩膜版技术制造了高斯SFG,讨论了制造过程中矩形狭缝的宽度对高斯SFG光谱包络形状产生的影响。设计并搭建了高分辨延迟测量系统并对系统进行优化,测量结果显示制造出的高斯SFG能够提供平均延迟阶跃为4.49ps,线性度约为10%的8个线性延迟通道,或者平均延迟阶跃为2.5ps,线性度约为8%的4个线性延迟通道,实验证明了高斯SFG能够提供多通道线性ps延迟补偿。我们提出了基于能带理论的等效级联F-P腔模型并且结合矩形截短函数有效地对高斯SFG的光谱特性进行了解释。通过外部调制的方式,利用宽带宽光源和可调谐光纤滤波器设计了基于高斯SFG的多通道可调谐线性ps光纤延迟线,平均延迟阶跃从2.8ps调谐到4.8ps,调谐范围为2ps。本课题通过理论计算和实验研究证明了 SFG能够提供大量线性度较好的ps短延迟,这种技术能够更简单地实现时域高分辨延迟信号处理和太赫兹(THz)信号的产生。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光栅信号处理论文参考文献
[1].刘忠宁.矩阵式光栅尺光栅信号处理与补偿技术研究[D].长春理工大学.2019
[2].刘帅.用于时域高分辨延迟信号处理的取样光纤光栅的理论和实验研究[D].扬州大学.2019
[3].黄凯.基于频谱光栅的光信号处理方法研究[D].天津理工大学.2018
[4].徐振平,文汉云,胡杰,李思.随钻测量井下光纤光栅传感器随机信号处理方法研究[J].长江大学学报(自科版).2016
[5].殷广林.中高频光纤光栅加速度传感器优化设计与信号处理[D].武汉理工大学.2016
[6].王雷.光纤光栅振动传感器的响应特征与振动信号处理[D].昆明理工大学.2016
[7].王裕.基于衍射光栅的信号处理和细分技术的研究[D].大连理工大学.2015
[8].王超.基于光纤布拉格光栅的微波光子信号处理[J].数据采集与处理.2014
[9].姜礼杰,王勇,徐健,刘建华.基于STM32微处理器的光栅信号处理方法的研究[J].机床与液压.2014
[10].钟文斌.基于FPGA的相位光栅干涉位移传感器信号处理系统研究[D].华中科技大学.2014