【正文】 系統(tǒng)的總體框圖 本系統(tǒng)是基于馬赫 — 增特光纖干涉儀原理的周界遠(yuǎn)程監(jiān)控分布式光纖檢 測(cè)技術(shù)對(duì)周界周圍環(huán)境情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，該技術(shù)利用光纖作為傳感器采集周界附近的振動(dòng)信號(hào)，通過對(duì)振動(dòng)信號(hào)的處理和分析，可以有效地檢測(cè)出周界周圍是否有異常情況發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)周界周圍的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。 目前國(guó)內(nèi)的安防設(shè)備價(jià)格高昂，讓人生畏，基于此我們研制了利用光纖作為信號(hào)接受與傳送的 DSP 光纖周界報(bào)警系統(tǒng)。 3．設(shè)計(jì)了一套基 于 DSP 技術(shù)的小區(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，使用 DSP 技術(shù)對(duì)光纖傳感器采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波，分析處理，并將對(duì)小區(qū)周圍情況的判斷結(jié)果通過串行電路發(fā)送到小區(qū)監(jiān)控中心。 基于 DSP 的光纖周界報(bào)警系統(tǒng) 的研究報(bào)告 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................... 3 、發(fā)明的目的和基本思路 ................................................................................ 5 、作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的背景 ..................................................................................... 5 、作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 ..................................................................................... 5 ............................................................................................................... 6 、光纖傳感器 ...................................................................................................... 6 、激光發(fā)射器 ............................................................................................ 6 、光電轉(zhuǎn)換器 ............................................................................................ 7 、光纖耦合器 ............................................................................................ 8 、信號(hào)調(diào)理電路 .................................................................................................. 11 、 DSP 信號(hào)處理 ................................................................................................... 11 、 DSP 系統(tǒng) ............................................................................................... 11 、 DSP 主程序設(shè)計(jì) .....................................................................................15 、數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì) ................................................................................15 、事件判斷程序設(shè)計(jì) ................................................................................18 ...........................................................................................................20 、 LCD 顯示系統(tǒng) ........................................................................................20 、聲光報(bào)警系統(tǒng) .......................................................................................21 3. 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) .....................................................................................................22 、創(chuàng)新點(diǎn) ............................................................................................................22 、 優(yōu)勢(shì) ................................................................................................................23 ..............................................................................................................23 摘 要 隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)自身周圍的環(huán)境越來越在意，都希望自己居住在一個(gè)擁有安全的環(huán)境的小區(qū)內(nèi)，而現(xiàn)在各個(gè)居住小區(qū)的安全情況堪憂，針對(duì)這些存在的安全隱患，本文設(shè)計(jì)了一種用于小區(qū) 監(jiān)控的基于 DSP 的光纖周界報(bào)警系統(tǒng)。 4．采用虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了一套監(jiān)控中心的軟件系統(tǒng)，完成了監(jiān)控中心對(duì)小區(qū)的情況分析、顯示和存儲(chǔ)報(bào)警信息等功能。在價(jià)格與實(shí)用性等各方面滿足人們的需求。 、光纖傳感器 、激光發(fā)射器 激光器是控制受激原子的光子釋放方式的設(shè)備。激光器中，激光介質(zhì)須經(jīng)過泵激使原子處于激發(fā)狀態(tài)。這就提高了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的程度。就像電子可以吸收一定能量達(dá)到激發(fā)態(tài)一樣，電子也可以釋放這種能量。 L光 的 振 幅反 射 鏡反 射 鏡n2?輸 出? ?光強(qiáng)初始位置光OXL激 光 器 的 構(gòu) 成 和 工 作 原 理 圖 激光器的構(gòu)成和工作原理 激光器的工作類型 激光器的種類很多，可分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體等幾種類型。光傳感器通常是指紫外到紅外波長(zhǎng)范圍的傳感器，其類型可分為量子探測(cè)器和熱探測(cè)器兩類。自光電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)至今，光電轉(zhuǎn)換器件獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前各種光電轉(zhuǎn)換器件已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)。有些物質(zhì)受到光照射時(shí)，其內(nèi)部原子釋放電子，但電子仍留在物體內(nèi)部，使物體的導(dǎo)電性增加，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。 ⑶ 二次電子發(fā)射效應(yīng) 當(dāng)電子轟擊某物體時(shí)，如果該電子的動(dòng)能足夠大，被轟擊物體將會(huì)有新的電子發(fā)射出來，該現(xiàn)象稱為二次電子發(fā)射效應(yīng)。 外加反偏電壓于結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向一致，當(dāng) pn 結(jié)及其附近被光照射時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生載流子（即電子－空穴對(duì) ）。這種變化在入射光強(qiáng)很大的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)仍能保持線性關(guān)系。對(duì)于硅光二極管來說，其伏安特性可表示為 pp IkTeVII ??????? ???????? 1e x p0 式中 pI 是流過硅光電二極管的總電流， SPIp? 是反向光電流， S 是電流靈敏度，P 是入射光功率，因硅光二極管是反向偏壓工作，故上式可簡(jiǎn)化為 ? ?pp IIIII ?????? 00? 硅光電二極管的伏安特性曲線相當(dāng)于把普通二極管的伏安特性曲線向下平移。其測(cè)試系統(tǒng)組成如圖所示。在小區(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)控分布式光纖檢測(cè)系統(tǒng)中，分布式光纖傳感器探測(cè)的信號(hào)源為小區(qū)附近的振動(dòng)信號(hào)，傳播的振動(dòng)波振幅方程為 ? ?xtAA ?? ?? ?? c o s0 式中，為 0A 振動(dòng)波的最大振幅； ?? 為振動(dòng)波角頻率， ?? 成為振動(dòng)波 的傳播常數(shù) ?? ??? /2? ； x 為振動(dòng)波的初始波程。則有 ? ? ? ?? ?? ??? ????? tsc o s1t 0II 如果僅考慮交流光強(qiáng)，上式可簡(jiǎn)化為： ? ? ? ?? ??? ???? tItI sc o s0 通過光電檢測(cè)器將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，光電流的交流量為： ? ? ? ?? ??? ???? tKIti sco s0 式中 K 為光電二極管的響應(yīng)度。 光纖傳感器的傳感光纜，主要由沿周界周圍敷設(shè)的測(cè)試光纜中的兩條傳感光纖和一條信號(hào)傳輸光纖組成，傳感光纖和傳輸光纖均為單模光纖。光源主要用于向分布式光纖微振動(dòng)傳感器中發(fā)射光波。光源保護(hù)電路主要由光源慢啟動(dòng)保護(hù)、光 源過流保 護(hù)和反向沖擊電流保護(hù)電路組成，以防止光源的損壞，使光源長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠地工作。 、信號(hào)調(diào)理電路 光纖傳感器的光電探測(cè)器完成測(cè)試信號(hào)的光電 轉(zhuǎn)換后，獲得了周界周圍的環(huán)境情況的電信號(hào)，但是此時(shí)的測(cè)試信號(hào)中仍含有一部分噪聲電壓，需要采用濾波電路對(duì)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行處理，降低噪聲對(duì)有用信號(hào)的影響，使數(shù)字信號(hào)處理器能夠?qū)Ψ植际焦饫w傳感器采集的電壓進(jìn)行更好地分析。在進(jìn)入 DSP 進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理之前，首先要經(jīng)過抗混疊濾波，消除混疊失真小區(qū)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中， DSP 的 AD 轉(zhuǎn)換設(shè)置的采樣率為 50K，系統(tǒng)中設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波電路，其截止頻率為 25K。電壓跟隨和低通濾波電路。相對(duì)于傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理手段，數(shù)字信號(hào)處理具有精度高 ，靈活性強(qiáng)，抗干擾，可靠性高等特點(diǎn)。測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：采用光功率為 0． 2mW 的光源，在實(shí)驗(yàn)室附近埋設(shè)一段長(zhǎng)度約 200 米的光纖，埋設(shè)深度約為10 厘米。對(duì)于每個(gè)通道而言，一旦 ADC 轉(zhuǎn)換完成， DSP 把轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)到結(jié)果寄存器 (ADCl 也 SULT)中。設(shè)計(jì)時(shí)要將模擬地和數(shù)字地分開。 1． 8V 的電壓設(shè)計(jì)原理與 3． 3V相近，所采用的電壓調(diào)節(jié)器芯片為 TPS76801Q。圖為 DSP 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) . + 3 . 3 V52V D DG N DU 3R E S E TW D 1M RT P S 3 8 2 3 3 3143復(fù) 位