無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中光纖水聽(tīng)器的研究.pdf

1、自從人類進(jìn)入21世紀(jì)，信息技術(shù)飛速發(fā)展。同時(shí)人們對(duì)信息的獲取也提出了更高的要求。隨著傳感器技術(shù)，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種全新的信息獲取手段——無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSNs，Wireless Sensor Networks）。它也可以有效監(jiān)測(cè)一般人員很難介入的極端惡劣的區(qū)域，如大洋，叢林，戰(zhàn)場(chǎng)，高輻射和高污染區(qū)域等。自1999年其代表性論述“傳感器走向無(wú)線時(shí)代”發(fā)表以來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對(duì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了大量的研究，并

2、取得的初步的成功。它在國(guó)防、保安、環(huán)境檢測(cè)、醫(yī)療、病蟲(chóng)害防治、反恐及抗災(zāi)等領(lǐng)域均有非常廣闊的應(yīng)用前景和潛在的使用價(jià)值。光纖水聽(tīng)器是未來(lái)水聽(tīng)器的發(fā)展方向，其靈敏度要高于傳統(tǒng)的壓電換能器兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)。光纖水聽(tīng)器抗電磁干擾，重量輕，體積小，并且借助現(xiàn)有的光通信技術(shù)就可以構(gòu)成水聽(tīng)器陣列，和實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)?；谏鲜龆呖剂?，和國(guó)家“863”計(jì)劃十一五規(guī)劃中提出的加強(qiáng)對(duì)水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)偵測(cè)的研究和對(duì)海洋水質(zhì)檢測(cè)的研究的精神，本課題采用全新的思路，整合無(wú)

3、線傳感網(wǎng)絡(luò)和光纖水聽(tīng)器二者優(yōu)勢(shì)，提出了用光纖水聽(tīng)器進(jìn)行前端監(jiān)測(cè)，用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳遞這一技術(shù)方案，來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)水域的水聲信號(hào)偵測(cè)。
　　 本論文主要討論和分析前端光纖傳感部分設(shè)計(jì)，它負(fù)責(zé)向無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供足夠信噪比和振幅的水聲信號(hào)。其內(nèi)容包括：
　　 廣泛分析現(xiàn)有的主要光纖傳感方法，通過(guò)對(duì)比，采納由一個(gè)2×2耦合器和一個(gè)3×3耦合器構(gòu)成的馬赫－澤德干涉儀這一技術(shù)方案，并對(duì)其進(jìn)行了詳盡的理論分析；
　　 詳

4、細(xì)分析兩種主要的光電轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了符合本課題電氣特性需求的光電轉(zhuǎn)換電路，并采納新型器件，有效克服了電流放大電路普遍存在的零點(diǎn)漂移問(wèn)題；
　　 通過(guò)對(duì)現(xiàn)行公認(rèn)的解調(diào)效果比較好的NPS解調(diào)算法進(jìn)行理論分析，在其基礎(chǔ)上，提出了全新的解調(diào)算法。仿真分析表明，雖然其運(yùn)算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的NPS解調(diào)算法，但是其解調(diào)質(zhì)量卻優(yōu)于傳統(tǒng)的NPS。非常適合運(yùn)行于嵌入式微處理器。
　　 最后得出結(jié)論：由3×3耦合器構(gòu)成的馬赫－澤德方案是一種