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拉曼光纤放大器和光时域反射仪光信号检测与处理电路研究

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拉曼光纤放大器和光时域反射仪光信号检测与处理电路研究

作者：袁伟超广东工业大学

学位级别：硕士

光接收器是光纤传输系统的重要组成部分,接收器的性能决定了传输质量。因此,本文将基于低噪声、低干扰角度,对拉曼光纤放大器（Raman Fiber Amplifier,简称RFA）和光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer,简称OTDR）两者的光... 详细信息

光接收器是光纤传输系统的重要组成部分,接收器的性能决定了传输质量。因此,本文将基于低噪声、低干扰角度,对拉曼光纤放大器（Raman Fiber Amplifier,简称RFA）和光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer,简称OTDR）两者的光信号接收模块的电路进行研究。RFA利用泵浦光源对在光纤中传输的光信号进行放大,多路泵浦激光器能够同时对光纤内传输的多波长复合光进行放大。但是,RFA存在针对不同波长光信号有不同增益的现象。为了实现对各信道的光信号进行平坦放大,有必要对各信道的光信号进行功率检测,得到不同信道之间的增益平坦度,反馈给泵浦光源从而实现多波长光信号平坦放大。OTDR是用于了解光纤链路性能的仪器,利用OTDR可以得到光纤特性沿距离长度的分布情况,以及对传输信号的衰减情况、耦合器和熔接头损耗等信息,方便用户找到光纤链路发生故障的地方。本文主要研究内容与成果如下:（1）介绍RFA和OTDR的背景和研究现状;（2）介绍RFA的基本原理,RFA多波长功率检测系统的搭建,OTDR基本原理和相关参数,跨阻放大电路的工作原理和噪声模型分析,低通滤波电路及电源设计理论;（3）介绍RFA多波长功率检测系统的软件流程、硬件电路设计,重点对buck降压、光电转换、增益调节等电路,Labview上位机以及多波长功率检测、增益调节检测等算法进行设计;（4）介绍OTDR接收模块的软件流程、硬件电路设计,重点对boost升压、光电转换、高速ADC等电路进行设计,以及完成基于FPGA高速等效采样算法设计;（5）经测试,RFA多波长功率检测系统在增益固定时,能够实现7.02d Bm功率范围的多波长峰值功率检测;加入增益调节电路后,检测范围扩大为14.66d Bm,最低检测光功率为3.31n W;系统测得各通道峰值电压与第一通道峰值电压的比值,跟光谱仪测得各通道峰值功率与第一通道峰值电压的比值之间最大误差为0.1。OTDR光信号接收模块实现用两片50MSPS采样率的ADC达到100MSPS的等效采样率。

关键词： RFA检测 OTDR 低噪声光信号检测

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聚合物光栅生物传感器光信号检测滤波电路

光学与光电技术 2013年第1期11卷 56-59页

作者：赖丽萍梁德娟庄其仁华侨大学信息科学与工程学院福建厦门361021

矩形光栅1级和0级衍射效率之比对光栅的凹槽深度敏感,介绍了将其应用于聚合物光栅生物传感器的原理和光栅衍射光信号检测电路系统原理。设计了锁相放大器的信号通道滤波器,获得带宽不大于1kHz的窄带滤波特性;利用相敏检测器(PSD)结合二... 详细信息

矩形光栅1级和0级衍射效率之比对光栅的凹槽深度敏感,介绍了将其应用于聚合物光栅生物传感器的原理和光栅衍射光信号检测电路系统原理。设计了锁相放大器的信号通道滤波器,获得带宽不大于1kHz的窄带滤波特性;利用相敏检测器(PSD)结合二阶巴特沃思低通滤波器,使等效噪声带宽限制在20Hz以内,避免了工频干扰,实验结果表明系统输出信噪比SNR可达4 000以上。

关键词：生物传感器锁相放大器矩形光栅光信号检测

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激光超声系统中光信号检测模块的研制

激光超声系统中光信号检测模块的研制

作者：李琳北京交通大学

学位级别：硕士

激光超声技术的非接触超声检测的优势使得它在诸多应用领域获得了极大的关注。本文进行了基于USB2.0的激光超声数据采集系统的设计，并负责研制其中的光信号检测模块。本系统基于迈克尔逊干涉仪原理，结合光纤传感器频响高、空间分辨... 详细信息

激光超声技术的非接触超声检测的优势使得它在诸多应用领域获得了极大的关注。本文进行了基于USB2.0的激光超声数据采集系统的设计，并负责研制其中的光信号检测模块。本系统基于迈克尔逊干涉仪原理，结合光纤传感器频响高、空间分辨率高等特点，可根据激光干涉强度的变化与光程差、波长等的关系，探测超声振动所带来的物体微小变化。在整个系统中，光信号检测模块起着重要的作用。该模块对光信号进行光电转换和Ⅰ-Ⅴ转换，并对信号进行预放大和初步处理。本文首先对光电二极管(PIN)的性能进行了深入的实验分析，分析了以往研究中较少涉及到的灵敏度特性和线性特性，这对深入了解和应用光电二极管有很好的帮助。本文进行了基于USB2.0数据采集系统设计，并进行了初步实验。这一工作可提高系统数据采集的速度和便利性，有一定创新性。另外，本文研制出独立的激光超声光信号的检测和显示模块，LED可显示出直流和交流光功率。

关键词：激光超声光信号检测光纤传感器光电二极管

钛合金激光焊接过程中等离子体光信号的检测与分析

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焊接学报 2004年第1期25卷 83-86,90页

作者：王春明胡伦骥胡席远杜汉斌华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074

通过试验的方法探讨了钛合金激光焊接过程中的等离子体光信号与焊接质量的关系 ,结果分析表明 ,钛合金的激光焊接过程比低碳钢产生更强烈的等离子体云 ,等离子体光信号可以较好地反映焊接过程的稳定性和焊接质量的变化。焊接质量良好时 ... 详细信息

通过试验的方法探讨了钛合金激光焊接过程中的等离子体光信号与焊接质量的关系 ,结果分析表明 ,钛合金的激光焊接过程比低碳钢产生更强烈的等离子体云 ,等离子体光信号可以较好地反映焊接过程的稳定性和焊接质量的变化。焊接质量良好时 ,等离子体光信号幅值在某一固定值上下波动 ,当改变焊接参数使焊接熔深或熔宽改变时 ,信号的平均幅值亦有明显改变 ;当较大间隙或错边存在时 ,等离子体光信号的平均值明显降低 ,但两种信号的特征不尽相同 ,前者造成等离子体光信号剧烈动荡而均值很低 ,而后者一定范围内 ,随着错边量增加 ,信号幅值逐渐减小。上述试验结果表明 ,可以用等离子体光信号的幅值高低和波动大小作为焊接质量实时监测和控制的特征信号。

关键词：钛合金激光焊接等离子体光信号检测质量控制

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全光纤硅谐振传感器关键技术的研究

仪器仪表学报 1999年第2期20卷 139-142页

作者：周浩敏刘广玉韩颖孙蔚北京航空航天大学北京100083

光源激励和光信号检测，是全光纤硅谐振传感器的两项关键技术。通过研究，成功地解决了光源激励中输出功率、波形、恒流工作和宽频带等技术问题。根据相关检测原理设计的检测电路，成功地实现了对微弱光信号的检测，并具有很高的动态响应。

关键词：全光纤传感器光源激励光信号检测硅谐振

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绿激光治疗前列腺增生中光纤安全检测的研究

激光杂志 2009年第1期30卷 73-74页

作者：廖利芬梁志远郑毅张盛伏韩帅王建明北京光电技术研究所北京100010

针对绿激光治疗前列腺增生(PVP)手术过程中可能出现的传输光纤折断导致绿激光非受控输出造成伤害的问题。利用光电检测结合的方案研究了光纤安全检测控制系统。实验证明它能及时检测到光纤是否折断的信息,从而控制治疗设备激光输出,确... 详细信息

针对绿激光治疗前列腺增生(PVP)手术过程中可能出现的传输光纤折断导致绿激光非受控输出造成伤害的问题。利用光电检测结合的方案研究了光纤安全检测控制系统。实验证明它能及时检测到光纤是否折断的信息,从而控制治疗设备激光输出,确保了手术环境安全可靠。该安全保护系统首次在国内外同类设备中被采用,很有推广意义。

关键词：光纤绿激光光信号检测 808nm激光

高压直流输电换流阀阀塔漏水检测功能设计与实现

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电测与仪表 2016年第12期53卷 124-128页

作者：孟学磊王之浩王红青董朝阳樊宏伟许继集团有限公司河南许昌461000 国网上海市电力公司上海200122

针对高压直流输电换流站现场换流阀阀塔的漏水检测需求,提出了一种采用光信号回路检测方法。方案中包括水位计和检测模块两个部分,两者通过光纤连接。检测模块自发自收光信号,当阀塔漏水时,集水器将泄漏的水汇集到水位计,水位计检测水位... 详细信息

针对高压直流输电换流站现场换流阀阀塔的漏水检测需求,提出了一种采用光信号回路检测方法。方案中包括水位计和检测模块两个部分,两者通过光纤连接。检测模块自发自收光信号,当阀塔漏水时,集水器将泄漏的水汇集到水位计,水位计检测水位,阻断信号光纤检测信号,检测模块检测不到光信号,则产生相应事件。采用本方案研制的漏水监测装置,监测准确、可靠,满足现场检测要求,已在哈密至郑州等多条高压直流输电工程中应用。

关键词：高压直流输电漏水检测光信号检测水位计检测模块

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自动变光焊接护目镜响应特性测试仪研究

中国安全科学学报 2005年第3期15卷 65-68页

作者：陈锋杰李红俊孙桂荣浙江省劳动保护科学研究所高级工程师310012

为制定变光焊接护目镜新产品专业标准提供支撑,进行了焊接弧光特性和变光焊接护目镜响应特性研究,解决了焊接弧光模拟、弧光信号检测、时间小信号检测等技术关键,研制了响应特性测试系统,并进行实测分析。便携式测试仪采用暗箱全封闭结... 详细信息

为制定变光焊接护目镜新产品专业标准提供支撑,进行了焊接弧光特性和变光焊接护目镜响应特性研究,解决了焊接弧光模拟、弧光信号检测、时间小信号检测等技术关键,研制了响应特性测试系统,并进行实测分析。便携式测试仪采用暗箱全封闭结构,能产生模拟的交直流弧焊信号,能检测10 -1～10 4lx照度的光信号并保持线性,能检测弧光作用下护目镜可见光透射比的整个变化过程,最大采样频率达30kHz,确保测试精度,能按响应时间定义进行记录和运算。

关键词：变光焊接护目镜特性测试仪自动特性测试系统可见光透射比光信号检测小信号检测全封闭结构专业标准特性研究实测分析变化过程采样频率测试精度响应时间测试接口光特性便携式交直流通用性模拟弧光

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全自动特定蛋白检测装置的研制

全自动特定蛋白检测装置的研制

作者：郭红壮长春理工大学

学位级别：硕士

特定蛋白,是一些来源于组织细胞,广泛存在于血清之中的含有特定功能的蛋白质,很多疾病都可以引起血清蛋白质的变化,特定蛋白也因此成为重要的临床检验指标。蛋白质具有良好的抗原性,可以采用抗原—抗体反应对具有某一特定抗原性的蛋白... 详细信息

特定蛋白,是一些来源于组织细胞,广泛存在于血清之中的含有特定功能的蛋白质,很多疾病都可以引起血清蛋白质的变化,特定蛋白也因此成为重要的临床检验指标。蛋白质具有良好的抗原性,可以采用抗原—抗体反应对具有某一特定抗原性的蛋白质进行测定,故又称特定蛋白检测。中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白、微量白蛋白、肌酐、肌酸激酶等蛋白质或化学物质的检测对早期肾损伤、糖尿病肾病、心肌疾病的诊断具有重要意义。本文采用朗伯-比尔定律为基本检测原理,设计并开发了一款针对上述物质检测的全自动特定蛋白检测装置。装置利用光电传感器的光电效应,采用比浊法或比色法检测透过样本的相对吸光度或绝对吸光度的方法定量检测样本中的物质含量。装置主要包括光学系统设计、液路系统设计、机械结构设计、硬件电路设计及嵌入式编程等几部分,具有体积小、检测速度快、检测精准度高等特点。性能验证实验结果表明,依据文章所述设计方案搭建的全自动特定蛋白检测装置具有良好的非生物性能及生物性能。光源恒流源最大电流差值7 m A,100μL取液量误差值小于4μL,恒温区域控温稳定性±0.1℃,信号检测单元输出稳定性±10 m V,三维运动平台重复运动最大误差76.667μm;装置在检测中性粒细胞运载蛋白(NGAL)、微量白蛋白(m ALB)、肌酐(CRE)、肌酸激酶(CK)等生化项目线性较好,R分别为0.990、0.987、0.987、0.989。与日立7180全自动生化分析仪进行临床对比,检测结果符合度较高,白蛋白(ALB)阴性符合率92.06%,阳性符合率89.36%,ALB/CRE阴性符合率87.18%,阳性符合率92.96%。按文中所述方案搭建的全自动特定蛋白检测装置的各项参数满足中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白、微量白蛋白、肌酐、肌酸激酶等生化指标的检测需求。本文的研究结果为全自动特定蛋白检测装置的开发提供了实验基础。

关键词：特定蛋白检测光信号检测即时检测三维运动平台