一、On Two Parallel Matched Gratings Demodulation Method of Fiber Grating Strain Sensor（论文文献综述）
丁志超[1]（2021）在《光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究》文中指出光学传感器因其结构简单、响应速度快、设计灵活及抗电磁干扰等优点,在推动新一代物联网和智能传感技术的发展中起着举足轻重的作用。同时这些新兴技术的发展也对光学传感的相关性能和技术提出了更高要求。本学位论文从提升传感器的性能参数方面入手提出了三种传感系统,即具有三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜（HiBi-FLM）传感器、高双折射光纤环镜结合光纤布拉格光栅（FBG）传感器、基于游标效应的级联高双折射光纤环镜传感器,每个传感系统都涉及到新的传感机制。此外,论文还提出了两种基于边缘滤波的、用于光纤光栅传感器波长解调的方法,分别是基于高双折射光纤环镜的FBG波长解调系统、基于致密阵列宽带锯齿波（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统,两个波长解调系统都涉及到新的波长解调方法。论文主体内容的每一章都围绕一种传感系统或波长解调系统展开,从理论与实验两方面分别介绍了系统原理、关键器件设计与实现及系统的性能参数,取得的主要研究成果及创新点如下:1.提出并搭建了结合三段高双折射光纤（HBFs）的高双折射光纤环镜传感系统。设计了一种结合三段高双折射光纤的高双折射光纤环镜传感器,使用琼斯矩阵推导了具有任意段HBF的HiBi-FLM透射谱表达式,通过将三段HBFs式HiBi-FLM的透射谱表达式对温度、应变进行微分得到透射谱中谐振谷的温度、应变灵敏度表达式,仿真了结合三段HBFs的HiBi-FLM的透射谱,仿真结果与实验测量基本吻合。实验证明了此传感器的温度与应变区分能力,所提出传感器的温度和应变测量分辨率分别为±0.3℃、±12με。2.提出并搭建了结合一段HBF和一个FBG的HiBi-FLM传感系统。由于HiBiFLM透射谱中谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度不同,因此可通过将测量目标谐振谷和FBG谐振峰的温度、应变灵敏度构成传感系数矩阵。使用提出的传感器进行温度、应变同时测量时,只需测出目标谐振谷和FBG谐振峰的波长漂移,再结合传感系数矩阵,可解耦温度和应变变化分别对波长漂移的影响,得出环境温度和应变的变化量。实验测量了所提出传感结构的温度、应变响应特性,传感器的温度、应变测量分辨率分别被实验测量为±0.5℃和±22με。3.提出并搭建了基于级联HiBi-FLM的具有游标效应的高灵敏度温度传感系统。由于HiBi-FLM透射谱具有周期性,因此可将其看作光学刻度尺,通过级联两个分度值略微不同的光学刻度尺,可在级联输出中形成游标光谱,从而放大单个HiBi-FLM透射谱的周期,当单个HiBi-FLM的透射谱发生小的漂移时,级联结构的游标谱将向相应方向发生一个放大倍数的漂移,从而实现测量灵敏度和分辨率的放大。理论阐述和仿真了基于级联光纤干涉仪的光学游标效应的具体实现过程,给出了游标效应放大倍数的计算公式并推导了级联干涉仪透射谱的方程。提出使用洛伦兹拟合算法和高斯拟合算法来拟合游标谱的包络,恢复了目标包络峰值,从而实现对级联结构游标谱移的精确标定。实验制作了级联HiBi-FLM传感器,测量了所制作传感器的温度特性,实验结果表明级联结构透射谱波长漂移灵敏度是单个HiBi-FLM的M倍,M与理论预测值基本一致。提出通过减小两个干涉仪的自由光谱范围（FSR）之差可进一步提升级联结构的灵敏度和分辨率,实验制作了FSR之差更小的两个HiBiFLMs,并测量了单个和级联HiBi-FLM结构的温度响应特性,实现了级联结构温度灵敏度、分辨率的更大倍数放大。4.提出并搭建了基于交叉HiBi-FLMs的FBG波长快速解调系统。阐述了基于边缘滤波器的波长解调系统的众多优点,提出可将两个HiBi-FLMs透射谱中周期性的上升沿（或下降沿）用作边缘滤波器来解调FBG的谐振波长,两个信道的解调结果取对数再相减是FBG谐振波长的一次函数,从而实现对FBG环境参量的线性映射。实验制作了满足实验需要的具有特定FSRs的两个HiBiFLM,在系统设计中使用波分复用和时分复用技术实现对多路传感信号的同时解调,从而实现同时对多点振动情况进行动态监测并重建了铁管振幅的幅度谱。所提出波长解调系统具有结构简单、成本低、设计灵活、解调速度快等优点,其有望在超快动态现象监测、地震监测和高分辨率传感领域得到广泛应用。5.提出并搭建了基于致密阵列宽带锯齿（JAWS）滤波器的FBG波长解调系统。使用菲涅尔衍射分析方法推导了有限反射虚像相位阵列（FRVIA）的谱色散公式,并仿真了FRVIA的色散谱和基于FRIVA的JAWS滤波器的光谱。实验制作了基于FRVIA的JAWS滤波器,测量的JAWS滤波器的光谱与仿真结果基本一致。使用搭建的JAWS滤波器实现了对三路FBGs信号的实时动态解调,监测到了铁管振幅的实时动态变化,并计算了应变波在铁管中的传播速度。推导了采集到的电压数据和铁管振幅之间的映射关系。所提出的波长解调系统可实现对变化频率小于等于200 k Hz的FBG环境参量信号的探测与解调,它具有解调速度快、抗电磁干扰、使用灵活、成本低等优点,其有望在分子动力学传感和航空航天诊断等超快动态现象监测、高速通信、超快超高分辨率传感、结构健康监测、医疗等领域得到广泛应用。
王媛媛[2]（2021）在《光纤光栅与超声复合无损检测系统研究》文中研究指明薄板结构在工业生产中的应用十分广泛,在生产和使用过程中,薄板结构内部存在的缺陷往往会降低结构的强度、刚度等性能,影响其使用寿命,同时也存在安全隐患。本文提出一种光纤光栅与超声复合无损检测方法,该方法采用光纤布拉格光栅（FBG）代替传统压电超声传感器检测超声信号,结合了传统超声无损检测分辨率高、检测效率高和光纤光栅传感不受电磁干扰、应用场合广泛的优点。信号发生器激励压电陶瓷在薄板结构中产生超声兰姆波,光纤传感与解调系统检测薄板中的兰姆波信号,达到缺陷识别的目的,对板状结构的无损检测具有重要的研究意义和应用价值。针对光纤光栅与超声复合无损检测方法的超声激励问题,研究了超声兰姆波的产生方式、超声兰姆波的波动方程和频散效应特性,并根据上述理论绘制了铝板中超声兰姆波的频散特性曲线,通过有限元方法仿真了铝板中不同时刻超声兰姆波的声压分布,得到了铝板中超声兰姆波的传播规律;研究了光纤传感基本理论和超声波作用下的光纤光栅传感特性,仿真分析了特定波长超声波作用下不同光栅长度的反射谱曲线,为后续FBG的参数选择和位置布置提供了理论依据。针对光纤光栅与超声复合无损检测方法中光纤传感与解调模块的设计需求,研究了目前常用的几种光纤解调方法的解调原理和各自的优缺点,设计了一种基于透射式匹配光栅法的光纤光栅解调系统;确定了解调系统主要器件的选择标准,选定了元器件,搭建了基于透射式匹配光栅法的解调系统;编写了数据采集与存储程序,并通过实验验证了该光纤光栅解调系统的解调精度。基于本文所提出的光纤光栅与超声复合无损检测方法,搭建了光纤光栅与超声复合无损检测系统实验平台,设计并加工了含有不同缺陷的铝板试样,并进行检测实验研究,实验结果表明该复合检测系统能够准确识别铝板中存在的缺陷,验证了光纤光栅与超声复合无损检测方法的可行性和检测系统的可靠性。
张帅兵[3]（2021）在《光纤光栅温度应变解调仪研究》文中认为温度和应变是反映工程结构受力和健康状态的重要参数,也是对关键基础设施进行灾变预警和科学管理的重要检测内容。在实际工程应用中,许多待测参数能够转换成温度和应变量进行检测。光纤布拉格光栅检测技术是一种较为新颖的检测技术,该技术检测原理是利用光纤光栅的中心波长对温度和应变敏感的特性,将其所处环境下的温度与应变转换为波长量。此外,光纤布拉格光栅具有检测寿命长、检测精度高、不受电磁干扰、抗腐蚀性强、可组检测网络等优点,将光纤光栅作为温度和应变检测传感器逐渐普及,解调设备的需求也随之增加。目前,市面上现有的解调仪,存在价格昂贵和部分性能指标不能满足高精度检测需求的问题。因此研制一款低成本、方便携带、低功耗、高解调精度、配备有适用于现场应用软件的光纤光栅解调仪具有重要意义。本文基于光纤光栅传感技术理论对已有解调方案进行分析、对比,选取了基于扫描激光器的光纤光栅解调方案,搭建了实验平台并完成了多通道解调的工程样机研制。本文主要工作在以下几个方面:（1）基于耦合模式理论,本文研究了光纤光栅的基本原理,主要包括:光纤光栅的光敏性、光学特性、传感特性,温度传感特性和应变传感特性;研究了目前应用较多的解调方案,包括:光谱仪检测法、边缘滤波检测法、匹配光栅检测法、扫描激光器检测法和可调谐F-P滤波器法,对比几种解调方案,分析了各个方案的优势和不足。（2）根据多种解调方案的分析和对比,本文选择了基于扫描激光器的解调方案,研究了基于扫描激光器解调方案的系统组成和本方案所需器件,选取合适的光电二极管,设计放大滤波电路,对多种拟合算法进行分析,分别应用了:一般多项式拟合算法、高斯拟合算法、三次样条插值算法、Voigt拟合算法和滑动平均拟合算法,选取最适合本方案的滑动平均拟合算法。对拟合后的数据进行三步定位寻峰,计算出中心波长。（3）基于微软基础类库编写了光纤光栅温度、应变解调仪上位机软件,该软件主要包括以下功能:对扫描激光器和数据采集卡等设备的设置,对温度、应变通道和光栅的控制,解调结果的展示窗口,和历史查询功能。将实验方案集成并制作了样机。（4）分析了本样机的性能指标,介绍了实验所使用装置。为了验证本解调仪的各项性能指标,设计了一系列温度、应变测试实验,分别对波长解调精度、系统解调线性、重复性、系统解调动态范围、系统解调容量等性能指标。实验结果表明,该样机的波长解调精度为±1pm、波长解调稳定性为±1pm、波长解调分辨率为1pm、系统解调速度为1Hz。此外,本文还对其他基于光纤光栅结构的传感器:位移传感器、土压计传感器和渗压计进行测试,其测试结果表现良好。
王润洁[4]（2021）在《可穿戴光纤人体生命体征监测智能服装关键技术研究》文中认为可穿戴传感器的发展大多是基于电感应原理,这类传感器主要测量电阻、电流和电压等电气特性的变化,但通常对电磁干扰比较敏感。光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）是一种非常重要的光学器件,在航空、航天、化工、电力、船舶、煤矿、土木工程等各个领域得到了广泛的应用。光纤光栅传感器相对于可穿戴电子传感器而言,天然地具有安全性能好、不受电磁干扰、灵敏度高、质量轻、体积小、易复用（联网）等优点,特别是光纤与织物纤维具有兼容性,使其能编织成真正可穿戴的“织物传感器”,提高了穿着的舒适度。因此,光纤光栅传感器是可穿戴应用中理想的传感元件。本论文工作结合国家自然科学基金、天津市重点研发计划等项目的研究内容与研究目标开展。以可穿戴阵列波导光栅解调系统为研究对象,论文的主要研究内容和重要成果如下:1、设计并研制出光纤光栅温度传感器和心音传感器。以丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的三元共聚物对裸光纤光栅进行温度增敏封装;将光纤光栅粘在振动膜片上,以3D打印技术制作树脂材料的心音外壳,增强心音拾取效果。设计结果表明,温度传感器尺寸为25×4×2mm,温度灵敏度系数可达53pm/℃;封装后的心音传感器外径为38mm,厚度为4.5mm。通过双层中空布的方式,将光纤光栅传感器植入织物中,确保传感器与织物运动协调一致。2、提出了一种边缘滤波解调法和阵列波导光栅解调法相结合的窄带解调方案,此方案在窄带光源下可实现可穿戴光纤光栅智能服装人体温度信号的检测;在此方案基础上,通过增加窄带光源数量的方式拓宽波长解调范围,可实现人体心音信号的检测。3、设计并研制出基于阵列波导光栅解调系统的解调光电路,对解调系统输出信号进行IV转换、AD采集、低通滤波等处理并传输至上位机进行结果显示。实验结果表明:温度检测范围为35～42℃,误差为±0.1℃;系统可检测主要集中在50～100Hz频率范围内的心音信号,可识别出第一和第二心音,并计算出心动周期、心率、S1平均时限、S2平均时限和心力等特征参数,实现对人体心音信号的检测。
汤昕宇[5]（2021）在《基于BBWE-FBG解调算法的光纤光栅动态解调技术研究》文中认为光纤光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）作为一种优质传感元件,具有其耐高温、抗腐蚀性高、抗电磁干扰等特点广泛应用于工业工程中的各个领域。光纤光栅解调技术一直是光纤光栅传感技术体系中的研究重点,特别是动态解调技术更是实际问题所需要的,本文从这一实际需要出发,对光纤光栅动态解调技术进行了相关研究。通过综述光纤光栅传感器及其解调技术的研究现状、光纤光栅的温度和应变传感机理,对常用的解调方案和解调算法进行了对比分析,详细介绍了一种基于Buneman频率估计所改进的Buneman-Bragg波长估计（Buneman-Bragg Wavelength Estimation,BBWE）-FBG解调算法,阐述了其在计算量、抗干扰、解调分辨率等方面的优势,并依托可调谐激光器解调法和光谱检测法分别进行了实验验证,论文的主要工作如下:（1）搭建了一套以分布式反馈激光器（Distributed Feedback Laser,DFB）扫频为核心的光纤光栅解调系统,整体系统由DFB激光器、驱动电路模块、温度控制模块、环形器、数据采集模块、光电转换等模块组成,其中解调算法选用了BBWE-FBG解调算法。搭建了温度控制实验系统对解调方案进行了静态温度实验,实验结果证明了该方案的可行性。（2）采用Bayspec光谱解调模块和宽带光源搭建硬件系统,解调算法选用BBWE-FBG解调算法,并与高斯拟合算法进行对比,在光谱采集速率为2k Hz,采样光谱最小光频间隔为0.156nm的条件下,解调分辨率可达0.028pm,明显优于高斯拟合的0.27pm分辨率,证明其解调分辨率和抗噪声性能的优势。论文进一步探究了该算法在不同光谱采集速率下的解调分辨率,实验结果证明控制温度为20℃光谱采集速率为2.5k Hz、5k Hz、7.5k Hz,以及采样光谱最小光频间隔为0.156nm的条件下,系统的解调分辨率分别可以达到0.032pm、0.154pm、0.24pm。（3）基于悬臂梁实验装置实验测试该动态解调系统的性能,结果显示:当悬臂梁固有频率为85Hz时,通过振动实验台提供外界动态信号,实验得到不同频率下动态解调得出的中心波长变化曲线以及幅频特性曲线都很稳定。本论文提出的方法为光纤光栅的动态解调提供了一种新的算法探索,并且有希望获得更高的动态解调分辨率。
王潇潇[6]（2020）在《光纤式位移及应力传感器关键技术研究》文中研究表明随着社会的迅速发展,在电力行业中输电线路安全稳定运行的要求逐渐提升,对于安全性能的智能监测已经是目前最棘手的问题,在精密自动化仪器和智能设备行业中,高精度、高可靠的传感器在如今生产和科研环境中的需求日益增加。由于目前检测技术,多为抗电磁干扰弱、灵敏度低差、成本高等缺点。因此抗电磁干扰能力强、高精度的此类新型传感器具有很大的应用价值以及研究意义。基于光纤传感技术的发展和优势,本文主要针对光纤式位移及应力传感器的关键技术进行详细介绍,该论文主要研究工作以及研究成果如下:1、提出了一种新的位移传感器优化方法,通过分析位移传感器的分辨率与光栅的分辨能力以及光谱仪分辨率的相关性以及一系列实验验证了该优化方法的有效性,选择合适的光栅线密度公式并对比优化后的实验结果得到大量程、高分辨率的位移传感器。2、研究光纤式应力传感器的主要核心元件—悬臂梁。通过对悬臂梁进行受力分析以及材质选择,结合材质的耐腐蚀性、弹性和成本问题进行分析,最终选择不锈钢材质,同时提出三种特殊悬臂梁结构进行仿真结果对比,得出三角形结构应变最大,采用悬臂梁和光纤光栅结合技术增大悬臂梁应变以及光纤光栅波长变化量。3、设计了一种新型的三角形悬臂梁结构的光纤式应力传感器,对三角形悬臂梁结构进行多次软件仿真以及实验,验证了其新型结构具有良好的线性、回复性和可靠性。进一步针对该结构进行灵敏度优化设计方案,最终优化后的光纤式应力传感器的性能提高七倍。
王飞文[7]（2020）在《光纤布拉格光栅滑觉传感特性研究》文中认为滑觉感知是智能化机械手的重要组成部分,机械手的滑觉是描述机械手指与被抓取物体间接触状态的物理量,检测这一参量的传感器称之为滑觉传感器,针对滑觉传感器的研究受到越来越多学者的重视。光纤布拉格光栅（FBG）传感器具有易波分复用、空分复用、体积小、损耗小、抗电磁干扰、价格低廉等优点,光纤布拉格光栅的诸多优点使得研制新型滑觉传感器有着重要的意义。本文基于光纤布拉格光栅原理,设计制作了两种光纤滑觉传感单元。以下是本文的主要内容:1.叙述滑觉传感器的国内外研究现状以及传感原理。2.阐述光纤布拉格光栅的传感原理。分析得到光纤布拉格光栅受温度、应变下的传感原理,在光纤布拉格光栅受到应力作用时,只考虑沿着光纤轴向的应力作用,可忽略切向应力对其的影响。并对光纤光栅的交叉敏感问题以及解调方法进行了简要叙述。3.针对物体滑动检测的问题,设计并制作了基于悬臂梁结构的滑觉传感单元,对该滑觉传感器的传感原理进行理论分析,建立了滑动时传感单元的数学模型。该传感单元适用于物体发生位移的滑动感知,通过波长差值的方差分析,可感知物体滑动发生和结束的时刻、滑动方向、滑动速度以及接触力的大小。实验结果表明悬臂梁式传感单元在0.2N～1N的接触力下,对于微小滑动有着良好的检测效果,滑动灵敏度实验值与理论值的平均相对误差为6%,速率比例系数实验值与理论值的平均相对误差为14%,接触力实验值与理论值的平均相对误差为6.6%。4.针对悬臂梁式滑觉传感器无法识别物体滑动趋势的问题,提出通过硅橡胶式滑觉传感单元实现滑动趋势的检测。通过SolidWorks Simulation对其进行仿真分析。实验结果表明该传感器X轴向的灵敏度为70pm/N,实验值与仿真值的平均相对误差为13%;Y轴向的灵敏度为74pm/N,实验值与仿真值的平均相对误差为5.4%。通过一阶导数算法识别摩擦力的突变以实现对滑动趋势的检测。该滑觉传感器可实现滑动角度的判断,实验的平均误差为2.4°。5.设计光纤光栅的滑觉感知解调系统。通过LabVIEW软件开发FBG解调软件,实现数据的采集、显示、存储等功能,并调用MATLAB软件进行数据处理。最后总结了课题的研究情况以及当前的不足,提出了改进的方法和思路,并对未来的工作进行了展望。
吕致超[8]（2020）在《基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器研究》文中指出随着社会城市化、工业化的飞速发展,人们对于结构健康监测的需求日益增长。作为表征物体结构受力形变程度的物理量,应变对于反映结构的健康状态至关重要,因此应变传感广泛应用于航天卫星、航空飞机、深海隧道、兵器制造、石油石化管道、国家大型建筑等领域中的健康监测。光纤应变传感技术相比于传统的应变传感技术而言,拥有抗电磁干扰、结构简单、可远程传输等诸多优良特性,因此在应变测量工程中备受青睐。但是,在工程结构件体积庞大的情况下,单点式的应变传感器如光纤光栅,只能测量其局部的应变,不能反应出整体工程结构的应变特征,难以满足测量需求。针对于这种局限性,本文提出了一种基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器,其法珀腔的长度可以实现几厘米甚至几十厘米,本文同时对传感器的传感特性展开了一系列研究分析。本文进行的研究工作如下:1、研究了光纤法珀传感特性,对光纤法珀传感器的光谱特性进行了详细的分析。针对应变空间分布范围比较广的应用场景,在光纤光栅长标距应变传感器的基础上,提出基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器,介绍了本传感器的制作方法,分别分析了不同熔接参数、端面反射率以及空芯光纤长度对于干涉条纹对比度的影响,同时对该传感器的应变传递进行了理论研究。2、针对于本文提出的应变传感器,分别构建了其应变传感模型,分析了温度对该传感器的影响特性,构建了应变-温度耦合模型以研究传感器的腔长以及折射率受应变和温度变化的影响。结合基于三次样条插值的傅里叶变换解调和谱峰追迹法对采集到的光谱信息进行处理和分析。结果显示,基于这种解调方法可以对该传感器进行有效地解调。3、搭建了适用于本传感器的应变传感实验系统,对传感器法珀腔长度分别为10.05mm和49.03mm的两只传感器进行实验研究,在温度恒定的条件下,应变传感器的灵敏度随着传感腔长的增加而提高,两只传感器的灵敏度分别为20.42nm/??、115.57nm/??,并且传感器具有良好的重复性。同时实验探究了温度变化对于传感器应变特性的交叉影响,并通过串联FBG的方法,实现了对基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器的温度补偿。
周慧栋[9]（2020）在《基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究》文中提出随着光纤传感的快速发展,许多类型的光纤光栅传感器被不同学者进行了研究,作为一种无源传感器件,光纤光栅传感器因其体积小、质量轻、测量灵敏度、高抗电磁干扰等优点逐渐成为发展最快、应用最广的光纤传感器,因此这种传感器在航空航天、土木工程、精密仪器、可穿戴设备等传感领域具有较大的应用潜力。光纤光栅传感器的不断发展中也促进了其解调系统的研究。针对工程和生产领域现场环境下,光纤光栅传感器的有效应用则取决于解调设备在解调精度、解调范围、解调可靠性的性能。本文基于光纤光栅传感理论对已有解调方案进行分析,针对工程应用和工业生产领域,选取采用了基于扫描激光器的光纤光栅解调方案,搭建了实验平台并最终完成了多通道解调的工程样机。本文主要从以下几个方面展开研究:（1）本文基于光纤传感基本理论,介绍了不同光纤光栅的结构特点、传感模型及其应用场合。基于耦合模理论,本文着重对光纤布拉格光栅的温度和应变传感模型及其交叉敏感问题进行了阐释,分析了不同光纤光栅解调方案的优势和不足,并对光纤光栅传感系统的复用技术进行了说明。（2）本文选取了扫描激光器型光纤光栅解调方案,分析了方案中包括扫描激光器在内的关键器件参数及其选型要求,搭建了基于该方案的光纤光栅解调实验平台。进一步分析了不同光纤光栅传感信号处理方法,设计了基于平滑滤波拟合的信号处理方法及其寻峰算法,并进行了实验数据处理验证,保证了系统解调精度。（3）针对温度和应力测量的多通道测量需求,基于微软基础类库编写了上位机解调软件,功能包括了参数设置、显示与存储、波长解调和光谱显示等功能。最终针对工程和生产的现场应用集成了便携式样机。（4）针对研制的光纤光栅解调仪设计了相关的实验测试方案,分别进行了包括解调范围、精度、稳定性、解调频率等参数的测试。实验结果表明所设计的光纤光栅解调仪解调性能较好,解调范围1528nm-1568nm,解调精度为±2pm,解调稳定性达到±2pm,解调分辨率为1pm,解调速度为1Hz。
王建颖[10]（2020）在《基于FBG传感网络的复杂面形应变场检测系统研究》文中研究说明光纤布拉格光栅具有体积小、抗干扰能力强、灵敏度高、易组网等优点,被广泛应用于建筑、交通、电力等领域。在飞行器、弹体等大尺寸工件的高精度面形测量与装配过程中,由于受到自身重量、外界应力等因素导致的变形会使测量结果产生很大的误差。若不进行偏移量补偿,则会导致基准测量不准,进而影响装配质量。针对复杂面形应变场变化影响装配精度的问题,本文根据大尺寸复杂面形结构特点,从FBG传感器结构设计、FBG传感网络系统构建、应变-空间偏移量补偿算法设计以及上位机软件开发四个方面进行研究。（1）搭建光纤传感系统,依据大尺寸工件应变分布特性及测量需求完成了传感单元、解调模块等的选型。为了适用于复杂面形结构的应变场检测,基于耦合模理论设计了有效的FBG结构,根据复杂曲面结构特点设计FBG传感器封装方式。（2）提出了应变-空间偏移量补偿数学模型,建立复杂面形由于外界因素产生应变而导致变形时表面空间偏移量与FBG传感阵列检测到的应变之间关系,在装配过程中补偿空间偏移量,提高装配精度;最后研究了深度学习算法,优化所提出的应变-空间偏移量模型。（3）构建三维应变场检测系统,研究了FBG传感器优化配置方法,并对平面板壳结构和飞行器板壳结构应变场进行监测,对比ANSYS仿真应变偏差不超过10με,通过大量实验数据结合视觉检测技术,视觉检测系统检测精度为0.05mm验证了检测精度,并对应变和结构表面因外界因素所引起的空间偏移量变化之间的函数关系提供了依据。（4）基于VB语言独立开发解调仪上位机软件,利用Modbus通信协议完成数据读取,并对读取到的数据进行后期处理,根据解调出的应变信息结合多项式拟合算法重构三维应变场,并将其写入软件,提高人机交互能力。通过仿真计算与实验分析验证了本系统具有复杂面形三维应变场检测的能力,检测结果对辅助数字化装配具有一定帮助。本系统适用于对飞行器、轨道列车等大型复杂面形检测,对实现其基准位置补偿、变形量分析、变化趋势预测等具有重要意义。
二、On Two Parallel Matched Gratings Demodulation Method of Fiber Grating Strain Sensor（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、On Two Parallel Matched Gratings Demodulation Method of Fiber Grating Strain Sensor（论文提纲范文）
（1）光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 1.绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感器概述 |
| 1.2.1 基于高双折射光纤环镜的光纤传感器 |
| 1.2.2 光纤光栅传感器 |
| 1.3 游标效应概述 |
| 1.4 光纤光栅波长解调技术 |
| 1.5 虚像相位阵列 |
| 1.6 本论文结构安排 |
| 2.HIBI-FLM及有限反射虚像相位阵列相关理论分析 |
| 2.1 基于干涉效应的HIBI-FLM的理论分析 |
| 2.1.1 HiBi-FLM的传输理论 |
| 2.1.2 基于一段HBF的HiBi-FLM的传输特性 |
| 2.1.3 基于两段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.1.4 包含三段HBF的HiBi-FLM传输特性 |
| 2.2 基于游标效应的光传感器结构理论分析 |
| 2.2.1 游标效应的工作原理 |
| 2.2.2 级联式游标效应 |
| 2.2.3 游标谱谱移的确定方法 |
| 2.2.4 并联式游标效应 |
| 2.3 基于FRVIA的致密阵列宽带锯齿滤波器 |
| 2.4 小结 |
| 3.基于HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1 基于三段HBF的HIBI-FLM的温度和应力双参量传感器 |
| 3.1.1 温度和应力双参量传感原理 |
| 3.1.2 温度和应力双参量传感实验 |
| 3.2 基于HIBI-FLM结合FBG的温度和应变双参量传感器 |
| 3.2.1 基于HiBi-FLM结合FBG的温度-应变双参量传感器结构 |
| 3.2.2 温度和应变传感特性 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.基于游标效应的高灵敏度HIBI-FLM温度传感器 |
| 4.1 基于级联干涉仪的高灵敏度温度传感器 |
| 4.1.1 级联HiBi-FLMs实现测量灵敏度放大的原理 |
| 4.1.2 温度传感特性 |
| 4.2 级联HIBI-FLMS传感器性能的进一步提升 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.4 本章总结 |
| 5.基于交叉HIBI-FLMS的FBG波长高速解调系统 |
| 5.1 边缘滤波器的波长解调原理 |
| 5.2 解调系统工作原理 |
| 5.3 解调原理及实验 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 小结 |
| 6.基于JAWS滤波器的FBG波长解调系统 |
| 6.1 基于低损致密阵列宽带锯齿滤波器的FBG波长高速解调系统 |
| 6.2 基于FRVIA的JAWS滤波器 |
| 6.3 基于JAWS滤波器的波长解调系统及解调实验 |
| 6.4 对所提出波长解调系统的分析 |
| 6.5 小结 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 本论文工作总结 |
| 7.2 下一步拟进行的工作 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）光纤光栅与超声复合无损检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 超声兰姆波无损检测技术发展及国内外研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅传感技术发展及国内外研究现状 |
| 1.2.3 光纤光栅解调技术发展及国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 光纤光栅与超声复合无损检测系统方案设计 |
| 2.1 系统总体方案设计 |
| 2.2 系统主要模块方案设计 |
| 2.2.1 超声信号激励模块方案设计 |
| 2.2.2 光纤光栅传感与解调模块方案设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 超声兰姆波的传播机制研究 |
| 3.1 超声兰姆波介绍 |
| 3.1.1 超声波的分类 |
| 3.1.2 超声兰姆波 |
| 3.2 超声兰姆波传播特性研究 |
| 3.2.1 超声兰姆波的波动方程 |
| 3.2.2 相速度和群速度 |
| 3.2.3 超声兰姆波的频散特性曲线数值求解 |
| 3.3 铝板中超声兰姆波传播有限元仿真 |
| 3.3.1 有限元法基本原理 |
| 3.3.2 基于ABAQUS的有限元分析 |
| 3.4 超声作用下的FBG传感理论研究 |
| 3.4.1 光纤基本特征 |
| 3.4.2 FBG传感理论 |
| 3.4.3 超声激励下的FBG反射特性研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 光纤光栅波长解调系统设计 |
| 4.1 FBG解调方法 |
| 4.1.1 光谱仪法 |
| 4.1.2 非平衡马赫-曾德尔(M-Z)干涉解调法 |
| 4.1.3 可调谐窄带光源解调法 |
| 4.1.4 可调谐法布里-珀罗(F-P)滤波器解调法 |
| 4.1.5 边缘滤波解调法 |
| 4.2 基于匹配光栅法的光纤光栅解调系统设计 |
| 4.2.1 匹配光栅解调法原理 |
| 4.2.2 解调系统整体结构 |
| 4.3 解调系统主要元器件选型 |
| 4.3.1 带宽光源 |
| 4.3.2 光环形器 |
| 4.3.3 光电探测器 |
| 4.3.4 数据采集卡 |
| 4.4 解调系统软件设计 |
| 4.5 解调系统实验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 光纤光栅与超声复合无损检测系统实验研究 |
| 5.1 超声兰姆波的激励 |
| 5.1.1 超声兰姆波激励信号的选取 |
| 5.1.2 超声兰姆波激励信号的产生 |
| 5.2 系统缺陷检测实验研究 |
| 5.2.1 实验设计 |
| 5.2.2 孔状缺陷的检测 |
| 5.2.3 裂纹缺陷的检测 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）光纤光栅温度应变解调仪研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 光纤光栅及应用研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅工程应用现状研究 |
| 1.2.3 光纤光栅解调仪分析 |
| 1.3 课题主要研究内容及论文安排 |
| 第2章 光纤光栅传感技术研究 |
| 2.1 光纤光栅基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅的光敏性 |
| 2.1.2 光纤光栅的光学特性 |
| 2.1.3 光纤光栅传感模型 |
| 2.1.4 光纤光栅温度传感特性 |
| 2.1.5 光纤光栅应变传感特性 |
| 2.2 光纤光栅解调方案 |
| 2.2.1 光谱仪检测法 |
| 2.2.2 边缘滤波检测法 |
| 2.2.3 匹配光栅检测法 |
| 2.2.4 扫描激光器检测法 |
| 2.2.5 可调谐F-P滤波器检测法 |
| 2.2.6 光纤光栅解调方法对比 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 光纤光栅传感解调系统研究 |
| 3.1 光纤光栅解调系统设计 |
| 3.1.1 光纤光栅解调系统组成 |
| 3.1.2 光纤光栅解调方案设计 |
| 3.1.3 传感解调系统器件分析 |
| 3.2 光电探测器设计 |
| 3.2.1 光电二极管 |
| 3.2.2 供电模块设计 |
| 3.2.3 光电流放大与滤波设计 |
| 3.3 光纤光栅波长解调算法 |
| 3.3.1 系统拟合算法分析 |
| 3.3.2 系统寻峰算法分析 |
| 3.3.3 系统解调算法设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 光纤光栅解调系统上位机软件设计 |
| 4.1 系统参数设置功能设计 |
| 4.1.1 设备检测与设置 |
| 4.1.2 扫描激光器参数设置 |
| 4.1.3 传感器参数设置 |
| 4.2 系统参数显示功能设计 |
| 4.2.1 系统解调波长显示 |
| 4.2.2 解调结果显示 |
| 4.3 历史查询设计 |
| 4.3.1 历史查询设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 解调系统实验测试及结果分析 |
| 5.1 系统测试方案分析 |
| 5.1.1 系统性能指标分析 |
| 5.1.2 系统测试实验装置介绍 |
| 5.2 系统解调性能测试 |
| 5.2.1 系统波长解调精度测试 |
| 5.2.2 系统解调线性与重复性测试 |
| 5.3 基于光纤光栅结构的传感器测试 |
| 5.3.1 位移传感器测试 |
| 5.3.2 土压计传感器测试 |
| 5.3.3 光纤光栅渗压计测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）可穿戴光纤人体生命体征监测智能服装关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅解调技术 |
| 1.2.2 硅基光子集成技术 |
| 1.2.3 智能服装 |
| 1.3 论文的研究内容及章节安排 |
| 第二章 光纤光栅传感原理及传感器制作 |
| 2.1 光纤光栅传感器基本原理 |
| 2.1.1 光纤光栅分类 |
| 2.1.2 光纤光栅传感原理 |
| 2.2 光纤光栅温度传感器 |
| 2.2.1 温度增敏封装原理 |
| 2.2.2 光纤光栅温度传感器封装 |
| 2.3 光纤光栅心音传感器 |
| 2.3.1 心音信号组成及其特点 |
| 2.3.2 心音传感器制作 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光纤光栅解调及其光子集成器件 |
| 3.1 光纤光栅解调方法和原理 |
| 3.1.1 非平衡M-Z干涉解调法 |
| 3.1.2 匹配光栅滤波解调法 |
| 3.1.3 可调谐窄带光源解调法 |
| 3.1.4 窄带光源边缘滤波法 |
| 3.1.5 阵列波导光栅温度解调法 |
| 3.1.6 阵列波导光栅心音解调法 |
| 3.2 阵列波导光栅解调光子器件 |
| 3.2.1 端面耦合器 |
| 3.2.2 输入输出光栅耦合器 |
| 3.2.3 多模干涉耦合器 |
| 3.2.4 阵列波导光栅 |
| 3.2.5 光电探测器 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 阵列波导光栅解调软硬件设计 |
| 4.1 阵列波导光栅解调电路 |
| 4.1.1 微控制器电路 |
| 4.1.2 I/V转换电路 |
| 4.1.3 系统电源 |
| 4.1.4 光电探测器 |
| 4.1.5 VCSEL光源 |
| 4.2 阵列波导光栅解调软件 |
| 4.2.1 MDK5开发环境 |
| 4.2.2 控制器主程序 |
| 4.2.3 AD采集子程序 |
| 4.2.4 串口通信程序 |
| 4.3 心音信号处理算法 |
| 4.3.1 心音信号分析及处理流程 |
| 4.3.2 基于小波变换的心音信号提取算法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 阵列波导光栅解调实验 |
| 5.1 光纤光栅传感器植入服装 |
| 5.1.1 温度传感器的植入 |
| 5.1.2 心音传感器的植入 |
| 5.2 云服务器配置和运行 |
| 5.3 温度解调实验结果及分析 |
| 5.4 心音解调实验结果及分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（5）基于BBWE-FBG解调算法的光纤光栅动态解调技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 光纤光栅传感器发展与研究现状 |
| 1.2.1 温度传感器 |
| 1.2.2 应力、应变传感器 |
| 1.2.3 振动、加速度传感器 |
| 1.3 光纤光栅解调技术研究现状 |
| 1.4 论文结构及主要内容 |
| 2 光纤光栅解调技术基本理论 |
| 2.1 光纤光栅传感机理 |
| 2.1.1 光纤光栅理论模型 |
| 2.1.2 光纤光栅温度传感模型 |
| 2.1.3 光纤光栅应变传感模型 |
| 2.2 光纤光栅解调方案研究 |
| 2.2.1 光谱检测法 |
| 2.2.2 匹配光栅法 |
| 2.2.3 可调谐激光器法 |
| 2.2.4 可调谐F-P滤波器法 |
| 2.2.5 非平衡M-Z干涉仪解调法 |
| 2.3 光纤光栅解调算法研究 |
| 2.3.1 质心法 |
| 2.3.2 高斯拟合法 |
| 2.3.3 三次样条插值法 |
| 2.3.4 BBWE-FBG法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于可调谐激光器法系统分析设计与实验 |
| 3.1 系统光源选择 |
| 3.2 基于可调谐激光器法系统整体结构 |
| 3.3 系统软件设计 |
| 3.4 静态温度实验 |
| 3.4.1 温度控制系统的搭建 |
| 3.4.2 温度实验及其结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于光谱检测法系统分析设计与实验 |
| 4.1 光谱检测法系统结构 |
| 4.2 系统软件设计 |
| 4.3 解调算法稳定性与分辨率比较实验 |
| 4.4 光谱检测法静态温度实验 |
| 4.5 光谱检测法动态解调实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）光纤式位移及应力传感器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 光纤式传感器国内外发展现状 |
| 1.3 光纤式传感器的研究背景 |
| 1.3.1 光纤式位移传感器的研究背景 |
| 1.3.2 光纤式应力传感器的研究背景 |
| 1.4 论文的主要研究内容及文章结构 |
| 第二章 光纤式传感器原理分析 |
| 2.1 光纤式位移传感器的原理 |
| 2.1.1 等栅距光栅衍射原理 |
| 2.1.2 等栅距闪耀光栅原理 |
| 2.1.3 光纤位移传感器原理 |
| 2.2 光纤式应力传感器的原理 |
| 2.2.1 光纤光栅的影响因素 |
| 2.2.2 光纤光栅温度补偿原理 |
| 2.2.3 光纤应力传感器工作机制 |
| 2.3 光纤光栅波长解调原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光纤式位移传感器研究与设计 |
| 3.1 光纤式位移传感器的实验过程 |
| 3.2 光纤式位移传感器仿真结果 |
| 3.3 光纤式位移传感器的实验结果 |
| 3.4 光纤式位移传感器的优化方案 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 光纤式应力传感器研究实现与测试 |
| 4.1 基于三角形悬臂梁结构设计的应力传感器 |
| 4.1.1 对比所设计悬臂梁结构仿真结果 |
| 4.1.2 三角形悬臂梁结构的设计和应力仿真 |
| 4.1.3 三角形结构的悬臂梁与光纤光栅结合设计 |
| 4.1.4 三角形悬臂梁结构的实验过程 |
| 4.1.5 三角形悬臂梁结构的性能测试 |
| 4.1.6 三角形悬臂梁结构的回复性测试 |
| 4.2 优化后三角形悬臂梁结构的应力传感器 |
| 4.2.1 优化后三角形悬臂梁结构的仿真结构 |
| 4.2.2 优化后三角形悬臂梁结构的实验结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 论文内容总结 |
| 5.2 论文未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表成果 |
（7）光纤布拉格光栅滑觉传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 滑觉传感器的研究现状 |
| 1.3 光纤光栅滑觉传感器的研究现状 |
| 1.3.1 光纤触觉传感研究现状 |
| 1.3.2 光纤滑觉传感研究现状 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 第2章 光纤布拉格光栅传感原理 |
| 2.1 光纤布拉格光栅感知原理 |
| 2.2 光纤布拉格光栅应变传感模型 |
| 2.2.1 光纤布拉格光栅中的胡克定律形式 |
| 2.2.2 光纤布拉格光栅轴向应变传感模型 |
| 2.2.3 光纤布拉格光栅横向应变传感模型 |
| 2.3 光纤布拉格光栅温度传感模型 |
| 2.3.1 光纤光栅温度传感模型 |
| 2.3.2 光纤光栅温度补偿 |
| 2.4 光纤布拉格光栅传感解调原理 |
| 2.4.1 复用技术 |
| 2.4.2 波长解调方案 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 悬臂式滑觉传感单元设计及传感特性 |
| 3.1 悬臂梁式滑觉传感单元设计 |
| 3.1.1 光纤的选择 |
| 3.1.2 传感器主体结构设计 |
| 3.1.3 重要的结构参数 |
| 3.2 滑动感知原理 |
| 3.2.1 滑动感知原理 |
| 3.2.2 滑动方向感知原理 |
| 3.2.3 接触力感知原理 |
| 3.2.4 滑动速率感知原理 |
| 3.3 有限元分析 |
| 3.3.1 SolidWorks Simulation简述 |
| 3.3.2 滑动传感仿真 |
| 3.4 悬臂梁式滑觉传感单元实物制作 |
| 3.5 实验平台设计 |
| 3.6 滑觉感知实验研究 |
| 3.6.1 滑动灵敏度测试 |
| 3.6.2 滑动速率感知测试 |
| 3.6.3 接触力变化感知测试 |
| 3.6.4 微小滑动感知测试 |
| 3.7 滑动方向变化感知实验研究 |
| 3.7.1 悬臂式设计改进及感知原理 |
| 3.7.2 滑动方向变化实验 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 硅橡胶式滑觉传感单元设计及其传感特性 |
| 4.1 传感原理概述 |
| 4.2 硅橡胶式滑觉传感单元设计 |
| 4.3 有限元分析 |
| 4.4 硅橡胶式滑觉传感单元实物制作 |
| 4.5 二维滑动实验平台设计 |
| 4.6 传感单元实物测试 |
| 4.6.1 滑动灵敏度测试 |
| 4.6.2 滑动趋势感知检测 |
| 4.6.3 二维滑动方向感知测试 |
| 4.6.4 接触力感知测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 光纤布拉格光栅滑觉解调系统 |
| 5.1 光纤布拉格光栅解调概述 |
| 5.2 解调系统硬件及其原理 |
| 5.3 基于FBGA解调模块的软件设计 |
| 5.3.1 数据采集 |
| 5.3.2 数据处理与分析 |
| 5.3.3 界面显示 |
| 5.4 基于解调系统的滑觉测试 |
| 5.4.1 测试平台的搭建 |
| 5.4.2 实验具体操作 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 课题总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读研究生期间的研究成果 |
（8）基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 应变传感技术 |
| 1.2.1 机电式应变传感技术 |
| 1.2.2 光纤应变传感技术 |
| 1.3 光纤法珀应变传感器研究进展 |
| 1.4 长标距应变传感器研究进展 |
| 1.5 课题的研究意义及内容 |
| 第2章 光纤法珀传感基本理论 |
| 2.1 光纤法珀传感的基本原理 |
| 2.1.1 光纤法珀干涉原理 |
| 2.1.2 光纤法珀传感器的光谱特性分析 |
| 2.2 光纤法珀传感器的分类 |
| 2.2.1 本征型光纤法珀传感器 |
| 2.2.2 非本征型光纤法珀传感器 |
| 2.2.3 线性复合型光纤法珀传感器 |
| 2.3 光纤法珀传感解调概述 |
| 2.3.1 强度解调 |
| 2.3.2 相位解调 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器的理论研究 |
| 3.1 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器传感理论 |
| 3.1.1 空芯-单模结构的光纤法珀传感器传感原理 |
| 3.1.2 传感器应变传感模型构建 |
| 3.1.3 温度对传感器的影响分析 |
| 3.1.4 传感器应变-温度耦合模型 |
| 3.2 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器制作 |
| 3.2.1 传感器制作方法 |
| 3.2.2 熔接参数对传感器制作的影响分析 |
| 3.2.3 端面反射率对于干涉条纹对比度的影响分析 |
| 3.2.4 空芯光纤长度对于干涉条纹对比度的影响分析 |
| 3.3 传感器应变传递分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器实验研究 |
| 4.1 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器实验系统 |
| 4.2 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器解调方法研究 |
| 4.2.1 传感器腔长解调方法 |
| 4.2.2 基于光程差的应变信息解调方法 |
| 4.3 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器应变传感实验 |
| 4.3.1 传感器应变传感特性实验研究 |
| 4.3.2 法珀腔长度对传感器应变-光程差灵敏度影响的实验研究 |
| 4.3.3 传感器应变传感重复性实验 |
| 4.3.4 传感器应变传感误差分析 |
| 4.4 基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器温度影响实验 |
| 4.4.1 传感器温度响应实验研究 |
| 4.4.2 法珀腔腔长对于传感器温度-光程差灵敏度影响的实验研究 |
| 4.5 基于光纤光栅的温度补偿实验研究 |
| 4.5.1 FBG温度传感器的标定实验 |
| 4.5.2 基于FBG的温度补偿实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状和发展趋势 |
| 1.2.1 国内外研究现状及应用 |
| 1.2.2 光纤光栅的分类及特点 |
| 1.3 课题主要研究内容及论文安排 |
| 第二章 光纤光栅传感技术研究 |
| 2.1 光纤光栅传感原理 |
| 2.1.1 光纤光栅传感模型 |
| 2.1.2 FBG温度传感特性 |
| 2.1.3 FBG应变传感特性 |
| 2.1.4 FBG交叉敏感特性 |
| 2.2 光纤光栅解调方案 |
| 2.2.1 光谱仪检测法 |
| 2.2.2 边缘滤波检测法 |
| 2.2.3 匹配光栅检测法 |
| 2.2.4 扫描激光器检测法 |
| 2.2.5 可调谐F-P滤波器检测法 |
| 2.2.6 光纤光栅解调方法对比 |
| 2.3 光纤光栅复用技术 |
| 2.3.1 波分复用技术 |
| 2.3.2 空分复用技术 |
| 2.3.3 时分复用技术 |
| 2.3.4 频分复用技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 光纤光栅传感解调系统研究 |
| 3.1 光纤光栅解调系统需求分析 |
| 3.1.1 系统检测参数需求分析 |
| 3.1.2 解调系统性能指标分析 |
| 3.2 光纤光栅解调系统设计 |
| 3.2.1 光纤光栅解调系统组成 |
| 3.2.2 光纤光栅解调方案设计 |
| 3.2.3 传感解调系统器件分析 |
| 3.2.4 解调系统实验平台搭建 |
| 3.3 光纤光栅波长解调算法 |
| 3.3.1 光纤光栅信号噪声分析 |
| 3.3.2 传感信号寻峰算法分析 |
| 3.3.3 传感系统解调算法设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 光纤光栅解调系统上位机软件设计 |
| 4.1 系统参数设置功能设计 |
| 4.1.1 设备检测与设置 |
| 4.1.2 激光器参数设置 |
| 4.1.3 传感器参数设置 |
| 4.2 系统参数显示功能设计 |
| 4.2.1 系统解调波长显示 |
| 4.2.2 解调物理参数显示 |
| 4.2.3 通道光谱数据显示 |
| 4.3 系统存储与监测功能设计 |
| 4.3.1 解调数据存储设计 |
| 4.3.2 状态监测功能设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 解调系统实验测试及结果分析 |
| 5.1 系统测试方案分析 |
| 5.1.1 系统性能指标分析 |
| 5.1.2 系统测试实验装置 |
| 5.2 系统解调性能测试 |
| 5.2.1 系统解调精度测试 |
| 5.2.2 系统解调重复性测试 |
| 5.2.3 系统解调响应时间测试 |
| 5.3 系统解调范围测试 |
| 5.3.1 系统解调动态范围测试 |
| 5.3.2 系统解调传感器容量测试 |
| 5.3.3 系统应变测量及补偿测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于FBG传感网络的复杂面形应变场检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 应变传感测量方法 |
| 1.4 主要研究内容及论文章节安排 |
| 第2章 FBG传感器原理及解调技术 |
| 2.1 FBG传感器 |
| 2.1.1 FBG基本结构 |
| 2.1.2 应变传感原理及特点 |
| 2.2 FBG光波导理论分析 |
| 2.2.1 耦合模理论 |
| 2.2.2 分段传输矩阵 |
| 2.3 FBG解调技术 |
| 2.4 温度补偿方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 复杂曲面三维应变场检测系统 |
| 3.1 系统构建 |
| 3.2 器件选型 |
| 3.2.1 光源 |
| 3.2.2 解调模块 |
| 3.2.3 FBG传感器 |
| 3.3 传感器参数设计及优化 |
| 3.4 光纤光栅传感网络布局优化 |
| 3.4.1 针对复杂面形的FBG布局设计 |
| 3.4.2 基于ANSYS的应变场分析 |
| 3.5 基于应变场的空间偏移量补偿算法 |
| 3.5.1 卷积神经网络基本结构 |
| 3.5.2 构建应变-空间偏移量数学关系模型 |
| 3.5.3 基于残差模块的卷积神经网络 |
| 3.5.4 模型参数优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于光谱解调的应变场检测软件开发 |
| 4.1 系统程序设计整体方案 |
| 4.1.1 VB介绍 |
| 4.1.2 软件设计方案 |
| 4.2 数据读取及处理 |
| 4.2.1 Modbus通信协议读取原则 |
| 4.2.2 数据读取及处理 |
| 4.3 软件的主要功能 |
| 4.3.1 光谱图及光谱追踪图 |
| 4.3.2 数据后期处理及显示 |
| 4.3.3 三维应变场重构 |
| 4.4 界面设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 应变场检测的空间偏移量验证实验 |
| 5.1 实验系统搭建 |
| 5.1.1 悬臂梁标定实验 |
| 5.1.2 整体结构设计 |
| 5.1.3 视觉检测系统 |
| 5.2 平面工件应变检测 |
| 5.2.1 实验系统组成 |
| 5.2.2 仿真与实验 |
| 5.2.3 实验结果对比分析 |
| 5.3 飞行器板壳结构应变场检测 |
| 5.3.1 实验系统组成 |
| 5.3.2 仿真与实验 |
| 5.3.3 实验结果对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 相关程序代码 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
四、On Two Parallel Matched Gratings Demodulation Method of Fiber Grating Strain Sensor（论文参考文献）
- [1]光纤干涉仪传感器及波长解调系统的理论与实验研究[D]. 丁志超. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]光纤光栅与超声复合无损检测系统研究[D]. 王媛媛. 西安科技大学, 2021(02)
- [3]光纤光栅温度应变解调仪研究[D]. 张帅兵. 太原理工大学, 2021(01)
- [4]可穿戴光纤人体生命体征监测智能服装关键技术研究[D]. 王润洁. 天津工业大学, 2021(01)
- [5]基于BBWE-FBG解调算法的光纤光栅动态解调技术研究[D]. 汤昕宇. 大连理工大学, 2021(01)
- [6]光纤式位移及应力传感器关键技术研究[D]. 王潇潇. 北京邮电大学, 2020(05)
- [7]光纤布拉格光栅滑觉传感特性研究[D]. 王飞文. 南昌大学, 2020(01)
- [8]基于空芯-单模结构的长法珀腔光纤应变传感器研究[D]. 吕致超. 天津大学, 2020(02)
- [9]基于扫描激光器的光纤光栅解调仪研究[D]. 周慧栋. 太原理工大学, 2020(07)
- [10]基于FBG传感网络的复杂面形应变场检测系统研究[D]. 王建颖. 长春理工大学, 2020(01)