一、A Practical Detection System of Multiplexed Wavelength Fiber Bragg Gratings（论文文献综述）
王进[1]（2019）在《特殊环境下光纤光栅传感技术与高速解调方法研究》文中提出本文针对光纤光栅（Fiber Bragg Grating,简写为FBG）传感技术的工程应用需求,开展了特殊环境下FBG传感相关技术与高速解调方法的研究。提出了一种基于光延时微波实时相位检测（optical true time delay microwave phase detection,简写为OTTD-MPD）的FBG高速、高分辨率解调方法,将微波光子学中的实时相位检测方法应用于FBG解调;针对特殊环境下的工程应用,提出了全镀工艺的全金属无胶化抗啁啾（All-metal Non-gelatinized Anti-chirp,简称AM-NG-AC）FBG封装方法,实现了FBG传感器全温（-192～140℃）条件下AM-NG-AC封装;开展了基于FBG的特殊环境长度检测方法的研究,并根据FBG长度检测理论,研制了两种不同应用背景的基于FBG的盾构机刀具磨损检测传感器以及刀具磨损解调系统,实现了盾构机刀具磨损实时多通道检测;开展了基于FBG的特殊环境弯曲检测方法的研究,并根据FBG弯曲检测理论,设计了一种新型基于嵌入式半剖应力管的光纤布拉格光栅-光学相干断层扫描（Fiber Bragg Grating-Optical Coherence Tomography简写为FBG-OCT）导管,用于实时恢复血管内OCT三维形貌。论文完成的主要工作:1.系统研究了FBG解调相关理论,特别是高速、高分辨率解调相关理论。结合微波光子学以及色散延迟相关理论,提出了一种OTTD-MPD方法,实现了FBG高速和高分辨率解调。实验结果表明,OTTD-MPD解调系统在群速度色散为79.5ps/nm,射频本振信号频率为40GHz时,FBG解调测量分辨率为0.8pm,解调速率10K/s以上。2.系统研究了用于特殊环境的FBG全金属无胶化抗啁啾（AM-NG-AC）封装方法。分别使用化学镀和蒸发镀的方法对FBG进行金属化,通过测试金属化FBG的温度传感性能,分析了两种金属化FBG方法的结构稳定性和温度稳定性。实验结果表明,封装好的基于铝基底的AM-NG-AC封装结构,不仅实现了FBG的保护性封装,还使封装后FBG达到了30.8pm/℃的温度灵敏度,并实现了液氮条件下无啁啾以及0.3pm/℃低温重复稳定性。3.开展了基于FBG的特殊环境长度检测方法的研究,建立了基于FBG的长度检测理论模型以及分析方法。根据FBG长度检测理论,提出了两种基于FBG的盾构机刀具磨损检测方法。本文综合了FBG功率检测以及波长编码的优点,提出了FBGA的盾构机刀具磨损检测方案,降低了对反射谱功率的检测要求,FBGA方案既满足磨损检测精度的要求也实现了大温度范围磨损测量。CFBG方法采用单根光纤,传感器体积小,适合应用在盾构机小刀具磨损检测,实现了1mm检测精度以及20～80℃的磨损端面温度范围;FBGA传感器方法,能够适应主推进刀头的1mm检测精度以及20～200℃磨损端面温度范围需求,并能适应坚硬地质带来的温度骤变。4.开展了基于FBG的特殊环境弯曲检测方法的研究,建立了基于FBG的弯曲检测理论模型以及分析方法。根据FBG弯曲检测理论,研制了一种新型FBG-OCT导管,通过FBG应变的周期变化获取血管曲率和弯曲方向实时恢复血管三维形貌。血管假体恢复实验重建了带有弯曲信息的血管假体三维形貌。实现了血管弯曲半径200mm以上的,OCT转速100转/s的血管内OCT三维形貌恢复。
申景诗[2]（2019）在《基于光纤传感的航天器结构在轨状态监测技术研究》文中研究说明随着科学技术的进步和飞速发展以及国民经济建设、国防现代化的需求,航天器向着“高精度、高可靠性、长寿命”的方向发展。航天器在发射、变轨、交会对接和在轨运行过程中长期面临着包括空间辐照、微流星体与空间碎片撞击、气动加热、热循环等较为复杂的太空环境,且常伴随剧烈的结构振动。这些因素均可能导致结构的形变、疲劳、损伤等,给航天飞行带来较大隐患,甚至导致航天任务的失败。因此,对航天器结构应变和冲击的实时监测提出了迫切需求。近年来,光纤传感技术飞速发展,光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器因其尺寸小、精度高、抗电磁干扰能力强、易波分复用与待测结构相容性好,被认为是结构健康监测的理想传感元件,相较于传统的传感器,将FBG传感器应用于航天飞行器的结构状态分析具有明显的优越性。但在航天特殊环境下,传感系统要长期可靠地工作,仍有不少理论和技术问题需要解决。本文分析了FBG传感器在航天器应用中的传感机理,研究了适用于航天器的传感器、信号解调系统以及信号处理、特征提取、超高速冲击位置识别技术,建立航天器结构状态分析监测系统,实现了航天器应变、温度监测以及舱壁超高速冲击等隐患的实时感知和准确评估。主要开展的研究工作如下:（1）在分析航天器在轨运行环境、应变检测需求和光纤光栅传感机理的基础上,设计开发了适用于空间环境的FBG传感器。首先对所设计的应变传感器进行了力学仿真分析,为了解决传感器应变和温度的交叉敏感问题,设计了温度传感器以补偿温度变化对应变传感器测量结果的影响,提出了一种温度传感器的增敏方法,以提高测量精度和灵敏度。开展了常温下应变传感器的精度、极限温度下的精度以及高低温环境下的温度传感器的性能测试实验,研究结果表明所设计开发的应变传感器和温度传感器具有较好的稳定性、重复性和较高的测试精度。在此基础上,将FBG传感器按照航天器监测需求,利用某型号航天器开展了实际安装测试,结果表明所开发的传感器可以满足航天器在轨结构应变的测量要求。（2）设计开发了适用于航天环境的光纤光栅应变检测解调系统。提出了一种基于F-P标准具和乙炔气室相结合的可调谐滤波解调方案,采用自适应阈值法解决了光源平坦度差引起的F-P标准具寻峰不准确的技术难题。并对所开发的解调系统进行温度稳定性和精度验证试验,实验结果表明该系统能有效克服F-P标准具透射波长随温度漂移而造成的解调精度下降问题,从而实现FBG传感器中心波长的稳定解调,误差在1%左右。（3）开展了超高频解调系统研制和单层金属板结构超高速撞击板波信号特征的仿真研究,深入了解撞击波在金属板中的传播规律。首先,在对FBG传感器超高速撞击响应机理分析与研究的基础上,通过改进设备及光路,构建了基于边缘滤波解调原理和未平坦宽带光源的FBG超高速撞击检测系统,并搭建了系统性能测试平台,对系统的响应特性进行了实验研究。然后,利用ANSYS软件建立的超高速撞击仿真模型,采用数值仿真方法,研究超高速撞击信号传播过程、金属板损伤演变过程及超高速撞击信号的模态、频散和时频特性,为利用超高速撞击信号对弹丸超高速撞击铝合金板的源定位和损伤模式识别提供了硬件和数据支撑。（4）在撞击信号特性研究的基础上,提出了基于菱形传感器阵列时差定位与极限学习机（Extreme Learning Machine,ELM）网络的声源定位技术。建立了基于极限学习机网络的区域定位模型和基于菱形传感阵列的时差定位模型,然后将实验采集数据的一部分作为测试样本验证了所建立定位模型的准确性。最后对超高速撞击信号进行同样的信号处理及特征提取,将所提取特征输入到定位模型得到撞击源位置。结果证明,两种定位技术均能实现超高速撞击源位置的准确定位,很好地解决了太空复杂环境中撞击源精确定位的难题。基于光纤光栅传感技术设计的适用于空间环境的FBG传感器和开发的应变传感器解调系统为航天器在轨结构应变检测提供了实践基础。搭建的超高频检测系统与分析的板波信号特征以及提出的超高速撞击智能识别算法和时差定位方法为航天器结构的在轨状态及时感知、评估和定位提供理论和实践基础。
茶映鹏[3]（2019）在《用于大坝安全监测的光纤Bragg光栅传感技术研究》文中进行了进一步梳理光纤Bragg光栅传感器具有体积小、灵敏度高、精度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、集信息传输与传感于一体、通讯网络并行等优点,可以粘贴在结构物表面或者通过预埋实现结构表面或内部物理量的实时、长期监测。本课题组在前人光纤Bragg光栅传感器研究基础上,研究应用于大坝的监测的光纤Bragg光栅传感技术。具体进行以下研究工作:1)介绍光纤Bragg光栅研究现状,包括其在钢混结构中的应用;2)阐述了光纤Bragg光栅的基本结构、温度和应变传感原理以及常见波长解调方法;3)研究了FBG的封装技术及应变温度解耦方法;4)设计一种适用于大坝钢混结构的管式封装的光纤Bragg光栅传感器,使之能在大坝的特殊环境方便安装并实现应变温度补偿;5)利用ANSYS软件对坝体受力作用下的位移和应力状况进行了模拟分析,发现了变形和应力出现的最大位置,为FBG的布设位置提供了依据。
许超宇[4]（2018）在《基于光纤光栅的管道压力非侵入式检测方法研究》文中研究表明随着压力管道在各领域的广泛运用,复杂管道系统的安全运行变得日益重要。因此,管道压力检测技术在各种工业现场和工程领域也受到越来越多的重视。然而,传统的管道压力检测手段因为诸多局限逐渐无法满足应用要求。在管道压力非侵入式检测方面,光纤光栅凭借重量轻、体积小、损耗小、不受电磁干扰、可以远距离传输、能够实现分布式阵列组网以及能够灵活的埋入各种智能材料等优势逐渐成为一种高效可靠的检测手段。本文以压力管道为研究对象,进行了基于光纤光栅的非侵入式传感器的设计和实验,主要包括以下三个内容:1)深入分析了管道应力应变的类型及其产生原理,着重揭示了管道材料、管道内径、管壁厚度以及管道内压等诸多因素对管道管壁应变规律的影响。并借助AutoCAD、ProE和AnsysWorbench等软件对管道压力非侵入式传感器进行了设计、建模和一系列结构优化仿真工作。设计了宽10mm,厚4mm且带耳部的两瓣式环箍结构和厚4mm,基体四条边宽2mm的双梁式菱形结构耦合而成的管道压力检测机构。结合光纤光栅的传感检测原理,运用材料和弹性力学理论推导出管道压力检测机构的数学模型。2)重点分析了管道流固耦合特性。以120mm内径,2mm壁厚的不锈钢管道为研究对象,进行了注水加压的流固耦合仿真研究,建立了流体、管道和检测机构组成的仿真模型,采用计算流体力学和材料力学相集成的仿真方法,获得了管道受压时管内的流场及压力场分布情况以及流体压力引起的管壁应变分布特性。验证了管道压力传感器设计的合理性。3)加工了具有不同材质和尺寸的多种菱形检测机构模型,并多次展开了基于电阻应变片和基于光纤光栅的管道压力测试实验。结果表明长对角线为短对角线约2.5倍且材料为7075铝合金的菱形结构对管壁应变有最佳的传递效果,且采用光纤光栅的检测机构对管壁应变传递效率远高于超过应变片应变传递效率。
魏俊波[5]（2018）在《基于螺旋气囊的刚柔机器人设计与光纤光栅传感研究》文中指出经自然腔道内镜手术受到广泛关注,其治疗效果等同于传统腔镜微创手术,具有创伤小、低侵入性、恢复时间短及美容效果好等优点。目前,柔性机器人的研究已取得了显着成绩,受限于人体腔道,现有柔性手术机器人难以实现高稳定性与刚柔转变特性的结合,不能满足多种手术操作的需求。本文针对经自然腔道内镜手术的操作要求,采用螺旋气囊结构驱动,以聚氨酯为刚柔转换介质,阐述刚度可控刚柔手术机器人的设计、工作原理及运动特性,并完成了光纤光栅传感系统的设计与实验,最后成功制作出刚柔手术机器人原型样机并实验验证。具体的研究内容如下:首先,根据经自然腔道内镜手术操作的医学需求,基于仿生的思想提出螺旋硅胶气囊结构,设计一种刚度可控手术机器人的整体方案,并对其驱动结构设计与分析,聚氨酯刚柔转变骨架、刚度控制系统进行了方案分析和详细设计。也对光纤光栅传感检测系统进行设计,螺旋气囊一体化结构有效增加机器人的灵活性和稳定性,减小手术侵入性与扩大适应性,玻璃态的聚氨酯骨架为手术机器人的操作提供高稳定性,提高机器人负载能力,传感系统提高手术安全性。其次,采用一种实用的光纤光栅传感检测系统,简述光纤光栅传感器的传感原理,对传感器进行封装分析,提出一种螺旋光纤传感网络,阐述并详细设计螺旋传感网络,优化传感网络。建立光纤光栅传感器的应变-曲率模型,分析光纤光栅的三维形状重建过程。采用差分温度补偿模型,对光纤光栅传感器的温度效应进行分析,证明螺旋光纤光栅传感网络的温度消除的可行性。最后,在刚度可控的刚柔手术机器人整体设计方案的基础上,开展了机器人驱动单元,刚柔机器人原型样机的制作,包括硬件组成的选型分析与软件部分的设计。进行螺旋光纤光栅传感器的相关验证实验,证明螺旋配置的弯曲与扭转检测的可行性。对刚柔机器人的聚氨酯骨架刚柔转变特性、不同构型的气囊驱动结构开展实验分析与讨论,对机器人的运动特性实施评价实验,并进行螺旋推进运动实验,证明螺旋气囊结构设计方案的可行性及光纤光栅传感系统的有效性。
孙琪真[6]（2008）在《分布式光纤传感与信息处理技术的研究及应用》文中提出光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光纤通信技术的发展而迅速发展起来的,以光波为载体,光纤为媒介,感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。分布式光纤传感技术可以在整个光纤长度上对沿光纤分布的环境参量进行连续测量,同时获得被测量的空间分布状态,在民用和军事上具备广泛的应用前景,因此成为目前国内外研究的热点。本论文从长距离、高精度、多信道及信号解调简单等研究角度,针对全分布式、准分布式光纤传感和信息处理技术进行了深入的理论和实验研究,并探讨其应用价值。主要研究成果如下:（1）提出全分布式长程马赫-泽德干涉（MZI）及直流光环路定位两项创新技术,研究直线型和环型结构的两种新型MZI分布式光纤振动传感器,分别适合于长距离管线监测和周界监测,并实现了多点振动的高精度检测和准确定位。（2）提出一种环路反馈型非平衡MZI传感技术。通过无源或有源光纤反馈环路,在MZI中引入多光束干涉。相比传统MZI,其相位检测灵敏度提高2～3个数量级。（3）提出一种连续内刻高密度全同弱布拉格反射周期结构的新型传感光纤以及一种基于时间域和频率（波长）域二维空间数据分析的“光波长时域反射”的创新技术,可同步实现精密传感与准确定位,并由此构建大容量、长距离、精密测量、准确定位的准分布式光纤传感系统。（4）提出一种多信道的温度异常报警传感技术。利用多波长啁啾取样光栅的多信道波长反射特性,每个信道波长对应一个温度监测点,通过波长比对检测,结合时分复用技术实现超温报警与定位位置。这种传感器不需要波长解调,不同位置温度报警阈值可灵活设计,响应速率较高,非常适合于火灾探测报警。（5）提出一种基于线性啁啾光栅（LCFBG）的光波时延调制型光纤传感创新技术。利用LCFBG的线性群延时谱,通过测量单色脉冲光波经过光栅后引起的光时延变化确定待测参量大小。其优点是结构简单,在时域解调信号,从而省去波长解调器。这种传感器单元在准分布式传感中有很好的应用价值。
杨亦飞[7]（2005）在《工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究》文中研究指明光纤光栅（fiber grating）作为一种新型的光无源器件,因其具有诸多独特的光学性质,使其在光通信和光传感领域有着非常广泛的应用前景。其中,光纤光栅在传感应用领域以其灵敏度高、动态范围大、长期可靠性好、抗外界干扰能力强、体积小、便于组成传感网络等特点,受到各国研究者的极大关注。尤其是近年来,有关光纤光栅的研究工作取得了很大突破。经过十几年的发展,目前应变、应力、压力、温度、位移、加速度等光纤光栅传感器已开始应用于桥梁、大坝、混凝土结构和钢结构建筑的施工检测,并在其运营的长期健康监测中得到了实际应用。此外,光纤光栅传感器在石化和电力的温度监测中也得到了实际应用。随着光纤光栅传感技术的不断发展与完善,光纤光栅传感器及其传感网络系统会获得更广泛的应用。本论文的主要研究内容来源于国家科技部863计划课题资助项目、天津市重点科技攻关项目以及上海市科技项目,以解决布拉格光纤光栅传感技术在实际工程应用中的关键问题为研究重点,通过对光纤光栅传感理论和应用技术的研究,结合工程应用的具体要求对传感用布拉格光纤光栅的制作方法、工程化传感器研制、信号解调技术的开发进行了理论、实验和应用研究,取得了创新性研究成果。全文共分六章,主要内容包括:第1章:比较系统地总结了光纤光栅技术原理、分类、应用以及发展状况和趋势,以布拉格光纤光栅为敏感基元,对其传感原理和传感理论的最新发展进行了分析和阐述。第2章:系统阐述了光纤光栅三种理论分析方法:耦合模理论、传输矩阵法和傅氏变换法,对三种分析方法的内容和特点进行了较为全面的总结。对均匀光纤光栅、长周期光纤光栅、啁啾光纤光栅、Tapered光纤光栅、Morié光纤光栅、Blazed光纤光栅、相移光栅、超结构光栅等几种典型的光纤光栅的折射率分布特点、反射谱特性进行了模拟和分析。第3章:结合光纤光栅制作基本方法,系统研究了达到产品化性能要求的布拉格光栅制作的关键技术:如光纤的预处理技术、波长控制技术、切趾技术等。采用关键技术,传感用光纤光栅波长的最大拉伸量达到10nm;自行开发出一种新颖的调谐机构,使光纤光栅波长调谐范围达到40 nm,该成果处于国际领先水平;使用自行开发的切
刘云启[8]（2000）在《布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究》文中认为光纤光栅及其在光纤传感器和光纤通信中的应用研究引起了人们普遍的关注，光纤光栅传感器具有不受电磁干扰、信号带宽大、灵敏度高、易于复用、重量轻、结构紧凑，适于在高温、腐蚀性或危险性环境使用等优点，这种传感器在大型建筑和油井等特殊场合的安全监测方面具有极为广泛的应用前景。本文主要以布拉格（FBG）和长周期（LPG）光纤光栅作为研究对象，对光纤光栅的制作、基本特性和传感应用等进行了实验和理论研究，主要内容包括： 对分析光纤光栅特性的基本理论分析方法和数据模拟工具进行了介绍，利用耦合模理论分析了均匀周期布拉格光栅的光谱特性。 采用相位掩模法在四种不同的光敏光纤中成功写入布拉格光纤光栅，并对四种光纤的光敏性进行了研究；分别采用镀膜法和机械绕制钨丝法制作振幅模板，在三种不同的光敏光纤中成功写入长周期光栅，并对载氢光纤中写入的长周期光栅的特殊特性进行了初步研究；对光纤光栅法布里—珀罗腔、啁啾光纤光栅、光纤光栅包层模和相移长周期光栅等特殊光栅的写入技术进行了研究。 全部采用国产元器件，成功地研制了掺铒光纤超荧光宽带光源，并将其组装成仪器；设计了利用可调谐FBG滤波器对光纤光栅传感信号进行检测的实验方案，对这一传感检测方案进行了理论分析和实验研究，由于采用了高性能的光电测量系统，传感测量的波长分辨率可达2pm，对应的应变分辨率为1.7με，在此基础上对FBG的波分复用传感特性进行了研究；对比调谐滤波检测技术，对光纤光栅可调谐光源波长检测技术进行了理论分析；采用长周期光纤光栅作为边带滤波器，对光纤布拉格光栅的传感信息进行解调，设计了一种全光纤传感测试系统，其波长分辨率可达0.05nm。 利用波登管对于压力的机械放大作用，研制了一种新颖的光纤光栅波登管压力传感器，将FBG的压力灵敏度提高了两个数量级，特别是这一传感器的压力灵敏度的大小可以通过改变悬臂梁自身的参数灵活控制；采用聚合物封装技术，将FBG封装于具有不同力学特性的有机聚合物基底中，利用基底的带动作用，将FBG对压力的灵敏度分别提高了20倍和31.7倍，由于我们采用了特殊的工艺，封装后的FBG不出现任何光栅啁啾；在成功封装的基础上对封装光栅的蠕变效应、FBG与封装材料之间的防滑处理等进行了实验研究；设计了外加圆柱形铝管的聚合物封装光纤光栅，将FBG的压力灵敏度提高了1430倍，可用于对微小压力变化的精确测量。 对光纤光栅传感器的温度交叉敏感问题及同时测量技术进行了研究，并结合光纤光栅弹簧管压力传感器的结构特点，在悬臂梁的上下两面分别粘贴两个应力
魏勇[9]（2016）在《纤维集成SPR传感器研究》文中提出表面等离子体共振光学现象在分析生物材料和环境检测方面有着广泛的应用。SPR传感平台通常是基于Kretschmann结构的,由高导电金属（常见的是金或者银）薄层覆盖在棱镜表面组成。相比于空间棱镜结构的SPR传感设备需要流体处理系统给传感探头送样,光纤SPR传感探针具有小型化,可以直接浸泡在待测溶液中的优点。但光纤SPR传感器尚未商业化,存在灵敏度低、共振入射角度调节困难、实现多通道测量困难等问题。本论文利用将光路和光器件集成至单根光纤中,形成一系列新型、微型、特种光器件的纤维集成光学核心思想,开展多芯光纤SPR传感器探索,围绕单模光纤SPR提高灵敏度,利用研磨技术调节动态范围,多芯光纤SPR波分时分复用技术实现多通道测量等亟待解决的光纤SPR问题进行研究:1.制作多模光纤SPR探针,搭建光纤SPR实验测试系统。研究发现多模光纤中的入射光角度不易受控制,共振曲线相当于多个角度激发的共振曲线叠加而成,影响传感器的灵敏度和精度。进行了单模锥角结构SPR探针验证性实验,首次提出一种实用型单模光纤SPR传感器——单模光纤锥角结构SPR传感器,大幅提高光纤SPR传感器灵敏度。通过改变研磨角度调节SPR光源入射角,从而调节光纤SPR传感器的灵敏度与动态范围规律。在此基础上,提出双芯光纤端面反射式SPR传感探针,并将此传感器与微流芯片复合,实现对微流通道中流动液体折射率的实时监测。制作的光纤SPR传感器灵敏度达5213nm/RIU。2.光纤SPR波分复用技术研究。（1）透射式:提出基于偏芯光纤的分布式级联SPR传感器。两级研磨角度分别为9°和17°时,该系统在折射率1.333-1.385范围内,平均灵敏度分别达2826nm/RIU和4738nm/RIU。（2）反射式:提出双芯光纤锥形反射分布式SPR传感器。将锥尖两传感斜面研磨成不同的角度,形成反射分布式光纤SPR传感器。将其复合封装在针头中可方便的插入血管,进行活体在线监测。用弹性微流控材料PDMS制作了模拟血管及血管外组织的微流控器件,进行模拟测试。3.首次提出多芯光纤利用时分复用技术的多通道SPR传感器。（1）透射式光纤SPR时分复用技术:多芯光纤的每个纤芯作为一个传感区域,通过分别对每个纤芯的注光,实现每个纤芯对应传感区的独立多通道传感。（2）反射式光纤SPR时分复用技术:在七芯光纤端面通过光纤研磨技术将多芯光纤加工成对称的三对锥角结构,从而形成三通道反射式多通道SPR传感器。4.光纤SPR多通道混合技术研究。（1）首次提出并制作双芯光纤四通道SPR传感器,双芯光纤利用时分复用技术（并联）分成两路,然后在每路上利用波分复用技术（串联）实现双通道。（2）多芯光纤时分复用技术多通道光纤SPR传感器,在接收光纤上再制作一级传统透射式光纤SPR传感探针,将波分复用技术和时分复用技术结合后,可将多芯光纤的通道数量增加一倍。（3）深入研究膜厚对光纤SPR灵敏度及动态范围的影响,通过将单模光纤锥角结构SPR反射光注入125 μm阶跃折射率塑料包层光纤,并在塑料包层光纤上制作透射式光纤SPR传感器,实现光纤SPR分布式传感器,两级SPR传感器分别通过研磨角度和镀制膜厚改变即可连续调节SPR动态范围,克服了分布式光纤SPR传感器难于在有限波长检测范围内产生两个易于区分的共振谷的难题。综上所述,本课题提出实用的单模光纤SPR探针,有效提高了光纤SPR灵敏度;对光纤SPR波分复用与时分复用技术进行研究,首次提出多芯光纤实现SPR波分与时分复用方案并进行验证,推进光纤SPR多通道实用技术的发展;首次进行混合技术的光纤SPR多通道技术研究;利用PDMS制作微流芯片与多芯光纤SPR探针复合进行模拟血管测试。纤维集成SPR传感器可在单根光纤上集成多个SPR传感器,有效解决光纤SPR传感器灵敏度低、共振入射角度调节困难、实现多通道测量困难等问题。
苏玉玲[10]（2010）在《基于ARM的光纤光栅高压电缆温度监控系统的研究》文中指出在电力行业中,高压电缆承载着高压且分布广泛,由于高压电缆投资非常昂贵,因此要求电力电缆至少要能够工作25至30年。但是,电缆埋入地下后,就会受到电、热以及机械力的作用,这些作用会降低甚至损害电缆的绝缘性,极易引起火灾,一旦发生火灾,不但对电力部分造成极大影响,而且会给国家带来了严重损失。光纤光栅传感器由于具有本身不带电,传感信号可以通过光纤传播,抗电磁干扰,容易组成传感网络实现大范围分布式测量等特点,所以特别适合于高压电缆的温度监控。首先,在深入了解国内外光纤光栅传感的发展现状基础上,分析了光纤光栅传感的特点,把握了光纤传感在未来电力电缆测温方面的发展趋势和优势。通过深入调研光纤光栅在国内外的研究现状和关注光纤光栅的发展动态,加深了对光纤光栅传感技术的理解,明确了课题的研究方向。其次,阐述了高压电缆的一些基本特性,并采用有限元的分析方法对高压电缆的温度场和环境进行了深入分析。针对电缆测温的特点,设计了一种光纤光栅的电缆测温系统,并完成了相关光路的整合搭建、配套电路板的绘制加工和波长解调算法的设计以及上位机图形化的界面显示工作。最后,进行了大量的实验研究,通过数据分析把光栅的特性参数确定出来后,再将这些参数输入到光纤光栅的电缆测温监控软件中,通过监控软件实现对高压电缆的温度实时监控。实验表明,此光纤光栅电缆温度监控系统的精度可达1℃,长期运行比较稳定,具备一定的实用价值。
二、A Practical Detection System of Multiplexed Wavelength Fiber Bragg Gratings（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、A Practical Detection System of Multiplexed Wavelength Fiber Bragg Gratings（论文提纲范文）
（1）特殊环境下光纤光栅传感技术与高速解调方法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光纤传感技术研究现状 |
| 1.2.1 光纤光栅高速解调方法研究现状 |
| 1.2.2 光纤光栅传感器封装技术研究现状 |
| 1.3 光纤光栅传感技术的应用 |
| 1.3.1 光纤光栅在生物医学领域的应用 |
| 1.3.2 光纤光栅在工程领域的应用 |
| 1.4 本文的主要内容和创新点 |
| 第2章 光纤光栅传感及解调基本理论 |
| 2.1 光纤光栅传感理论分析方法 |
| 2.2 啁啾光纤光栅传感理论分析方法 |
| 2.3 光纤光栅封装理论分析方法 |
| 2.4 光纤光栅高速解调理论 |
| 2.4.1 傅里叶频域锁模激光器扫频光纤光栅解调法 |
| 2.4.2 边缘检测滤波光纤光栅解调法 |
| 2.4.3 非平衡马赫-曾德干涉光纤光栅解调法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于光延时微波实时相位检测(OTTD-MPD)光纤光栅解调方法研究 |
| 3.1 基于OTTD-MPD的光纤光栅传感解调系统 |
| 3.2 基于OTTD-MPD的光纤光栅传感解调系统理论分析 |
| 3.3 基于OTTD-MPD的光纤光栅传感特性研究及噪声分析 |
| 3.4 基于OTTD-MPD的参考微波光子链路相位补偿方法研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 用于特殊环境的光纤光栅封装设计方法研究 |
| 4.1 光纤光栅金属化封装方法和传感特性研究 |
| 4.1.1 基于化学镀Ni的光纤光栅金属化方法及传感特性研究 |
| 4.1.2 基于蒸发镀Ni-Cr的光纤光栅金属化方法及传感特性研究 |
| 4.1.3 化学镀和蒸发镀金属化光纤光栅传感性能分析 |
| 4.2 铝基底光纤光栅全金属无胶化抗啁啾封装方法及传感特性研究 |
| 4.2.1 基于铝基底的全金属光纤光栅封装方法研究 |
| 4.2.2 基于铝基底的全金属光纤光栅温度特性研究 |
| 4.2.3 铝基底光纤光栅封装温度液氮低温抗啁啾性能测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于光纤光栅技术的特殊环境长度检测方法研究 |
| 5.1 盾构机刀具磨损检测技术以及方法概述 |
| 5.2 基于光纤光栅技术的盾构机刀具磨损检测系统研究 |
| 5.3 基于啁啾光纤光栅(CFBG)的盾构机刀具磨损传感研究 |
| 5.3.1 用于盾构机刀具磨损检测的CFBG封装方法 |
| 5.3.2 基于CFBG的盾构机刀具磨损传感系统算法实现 |
| 5.3.3 基于CFBG的盾构机刀具磨损标定实验 |
| 5.3.4 基于CFBG的盾构机刀具磨损检测实验 |
| 5.4 基于光纤光栅阵列(FBGA)的盾构机刀具磨损传感研究 |
| 5.4.1 用于盾构机刀具磨损检测的FBGA长度检测原理 |
| 5.4.2 用于盾构机刀具磨损检测的FBGA封装方法 |
| 5.4.3 基于FBGA的盾构机刀具磨损传感系统及算法实现 |
| 5.4.4 基于FBGA的盾构机刀具磨损检测实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于光纤光栅技术的特殊环境弯曲检测方法研究 |
| 6.1 基于半剖应力管结构的光纤光栅微管弯曲测量方法研究 |
| 6.2 用于血管内OCT三维形貌恢复的FBG-OCT导管制备研究 |
| 6.2.1 用于血管内OCT三维形貌恢复的FBG组件制备流程 |
| 6.2.2 用于血管内OCT三维形貌恢复的FBG组件应变旋转实验 |
| 6.3 用于血管内OCT三维形貌恢复的FBG-OCT系统研究 |
| 6.4 用于血管内OCT三维形貌恢复的FBG-OCT导管系统标定 |
| 6.5 基于FBG-OCT导管的血管内OCT假体三维恢复研究 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 论文工作总结 |
| 7.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（2）基于光纤传感的航天器结构在轨状态监测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 航天器结构状态监测的研究现状 |
| 1.2.1 航天器结构应变监测研究现状 |
| 1.2.2 航天器高速撞击监测研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第二章 FBG应变传感器与解调系统研制 |
| 2.1 应变监测方法与机理 |
| 2.2 FBG应变传感机理 |
| 2.3 FBG传感器的设计 |
| 2.3.1 传感器的特点及指标 |
| 2.3.2 应变传感器的封装设计 |
| 2.3.3 应变传感器的灵敏度设计 |
| 2.3.4 温补传感器的设计 |
| 2.4 应变检测解调系统的设计及解调方法研究 |
| 2.4.1 解调系统的总体结构设计 |
| 2.4.2 扫描光源时间-波长映射关系建立 |
| 2.4.3 基于时间预测的扫描光源波长校正 |
| 2.4.4 基于复合波长参考的FBG解调方法 |
| 2.5 FBG应变传感器的标定方法研究 |
| 2.5.1 应变传感器的标定 |
| 2.5.2 应变传递系数 |
| 2.5.3 应变横向效应 |
| 2.6 FBG传感器性能测试 |
| 2.6.1 应变传感器性能测试 |
| 2.6.2 温度传感器性能测试 |
| 2.7 解调系统的稳定性及精度测试验证 |
| 2.8 小结 |
| 第三章 典型工况航天器结构应变测量技术研究 |
| 3.1 航天器在典型力学行为下的应变模型仿真分析 |
| 3.1.1 结构形变仿真概述 |
| 3.1.2 充压状态结构仿真研究 |
| 3.1.3 加速度状态结构仿真研究 |
| 3.1.4 扭转状态结构仿真研究 |
| 3.2 基于FBG传感网络的航天器结构模拟测试验证 |
| 3.2.1 水压模拟实验 |
| 3.2.2 水压结构应变检测研究 |
| 3.2.3 气压结构应变检测研究 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 FBG传感器对超高速撞击响应及检测技术研究 |
| 4.1 FBG传感器超高速撞击响应机理分析 |
| 4.2 超高速撞击检测系统设计 |
| 4.3 高频解调系统性能测试验证 |
| 4.3.1 性能测试平台搭建 |
| 4.3.2 性能测试结果及分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 航天器空间碎片超高速撞击响应机理研究 |
| 5.1 超高速撞击仿真的材料模型构建 |
| 5.1.1 状态方程 |
| 5.1.2 材料本构模型 |
| 5.1.3 材料失效准则 |
| 5.2 超高速撞击仿真的几何模型构建及条件约束 |
| 5.3 超高速撞击仿真实验及结果分析 |
| 5.3.1 超高速撞击信号传播过程仿真及分析 |
| 5.3.2 超高速撞击损伤过程仿真及分析 |
| 5.3.3 超高速撞击信号特征分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 基于FBG传感系统的超高速撞击定位实验验证 |
| 6.1 超高速撞击实验装置 |
| 6.1.1 超高速弹丸发射装置 |
| 6.1.2 靶件及弹丸装置 |
| 6.1.3 信号解调与采集 |
| 6.2 基于ELM的撞击源区域定位技术 |
| 6.2.1 ELM区域定位原理 |
| 6.2.2 特征提取 |
| 6.2.3 ELM区域定位方法模拟测试 |
| 6.2.4 基于ELM网络的超高速撞击源区域定位 |
| 6.3 基于几何传感阵列模型的时差撞击源定位技术 |
| 6.3.1 几何传感阵列定位原理 |
| 6.3.2 时差定位方法模拟测试 |
| 6.3.3 基于菱形传感阵列的超高速撞击源定位 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）用于大坝安全监测的光纤Bragg光栅传感技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 光纤光栅简介 |
| 1.2.1 光纤光栅的定义 |
| 1.2.2 光纤光栅的制作方法 |
| 1.3 光纤光栅的分类 |
| 1.3.1 常见光纤光栅传感器分类 |
| 1.3.2 光纤光栅传感器应用研究现状 |
| 1.4 本文的主要内容和章节安排 |
| 第2章 光纤光栅传感理论分析 |
| 2.1 光纤光栅的基本光学性能 |
| 2.2 光纤布拉格光栅的传感原理 |
| 2.3 光纤布拉格光栅的传感灵敏度 |
| 2.3.1 温度灵敏度 |
| 2.3.2 应变灵敏度 |
| 2.4 光纤布拉格光栅传感系统解调方法介绍 |
| 2.4.1 光谱仪解调法 |
| 2.4.2 边沿滤波解调法 |
| 2.4.3 非平衡Mach-Zehnder干涉仪解调法 |
| 2.4.4 可调谐F-P滤波器解调法 |
| 2.4.5 匹配光栅法 |
| 2.4.6 可调谐窄带光源解调法 |
| 2.4.7 线性边带滤波解调法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光纤布拉格光栅应变传感器的封装技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 保护性封装 |
| 3.3 敏化封装 |
| 3.3.1 温度与应变的增敏封装 |
| 3.3.2 温度减敏 |
| 3.4 补偿性封装 |
| 3.5 常见光纤光栅传感器结构 |
| 3.5.1 嵌入式敏化封装 |
| 3.5.2 粘贴式敏化封装 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 光纤布拉格光栅的毛细管封装及传感性能研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 FBG的金属毛细管式封装实验 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 FBG施加预应力毛细管式封装实验 |
| 4.3 温度传感实验及结果 |
| 4.3.1 实验装置 |
| 4.3.2 温度传感实验及结果 |
| 4.4 应变传感实验及结果 |
| 4.4.1 悬臂梁的设计 |
| 4.4.2 实验结果分析 |
| 4.4.3 实验误差与改善分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于ANSYS的大坝三维结构分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分析简介 |
| 5.2.1 材料参数 |
| 5.2.2 分析模型 |
| 5.2.3 边界条件 |
| 5.3 计算结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）基于光纤光栅的管道压力非侵入式检测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管道压力测量技术发展现状 |
| 1.2.2 光纤光栅管道压力测量技术研究现状 |
| 1.3 研究工作及内容安排 |
| 第2章 光纤光栅传感技术 |
| 2.1 光纤光栅分类 |
| 2.2 光纤光栅测量原理 |
| 2.2.1 光纤光栅的应变测量 |
| 2.2.2 光纤光栅的温度测量 |
| 2.2.3 应变和温度交叉影响测量 |
| 2.3 光纤光栅复用解调技术 |
| 2.3.1 光纤光栅复用技术 |
| 2.3.2 光纤光栅解调技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 管道压力非侵入式检测机构设计 |
| 3.1 管道应变理论分析 |
| 3.1.1 管道应力应变类型分析 |
| 3.1.2 压力管道应力应变原理 |
| 3.2 光纤光栅传感器设计优化 |
| 3.2.1 菱形结构设计 |
| 3.2.2 环箍设计 |
| 3.2.3 紧固件设计 |
| 3.2.4 管道压力传感器数学模型推导 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 压力管道应变特性及流固耦合仿真分析 |
| 4.1 压力管道应变规律仿真分析 |
| 4.2 压力管道流固耦合仿真分析 |
| 4.2.1 压力管道流固耦合分类 |
| 4.2.2 压力管道流固耦合仿真 |
| 4.3 管道压力检测机构整体应变规律仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 实验测试及结果 |
| 5.1 实验方案及流程 |
| 5.2 基于应变片测试实验 |
| 5.2.1 应变片实验测试系统搭建 |
| 5.2.2 应变片实验数据分析 |
| 5.3 基于光纤光栅测试实验 |
| 5.3.1 光纤光栅实验测试系统搭建 |
| 5.3.2 光纤光栅实验数据分析 |
| 5.4 实验对比分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（5）基于螺旋气囊的刚柔机器人设计与光纤光栅传感研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微创手术机器人研究背景概述 |
| 1.1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.2 人体自然腔道的生理特性 |
| 1.2 柔性手术机器人研究现状 |
| 1.3 柔性机器人的形状感知研究进展 |
| 1.4 柔性手术机器人研究中的难点 |
| 1.4.1 柔性手术机器人的设计要求 |
| 1.4.2 传感检测的手术需求 |
| 1.5 课题研究内容与论文结构 |
| 1.5.1 本文研究目标 |
| 1.5.2 本文主要研究内容 |
| 1.5.3 论文组织与结构 |
| 第二章 螺旋气囊刚柔机器人整体设计方案 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 柔性机器人约束与医学需求 |
| 2.3 螺旋气囊刚柔机器人整体设计方案 |
| 2.3.1 基于螺旋气囊的设计方案 |
| 2.3.2 刚柔机器人驱动设计 |
| 2.3.3 刚柔机器人SMP骨架设计 |
| 2.4 FBG传感检测系统设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于FBG传感器的传感检测系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 FBG传感器概述 |
| 3.2.1 FBG传感器简介 |
| 3.2.2 FBG传感器传感机理分析 |
| 3.3 大曲率传感器设计与封装 |
| 3.3.1 FBG传感器的封装需求及要求 |
| 3.3.2 大曲率FBG传感器设计 |
| 3.4 螺旋传感网络设计与复用技术 |
| 3.4.1 螺旋传感器网络概念设计 |
| 3.4.2 FBG传感器的复用技术分析 |
| 3.4.3 螺旋传感网络详细设计 |
| 3.5 螺旋FBG传感检测模型建立 |
| 3.5.1 螺旋FBG应变模型 |
| 3.5.2 螺旋FBG光纤仿真分析 |
| 3.5.3 3D形状重建模型建立 |
| 3.5.4 螺旋FBG配置的温度补偿分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 气动刚柔机器人样机系统设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 刚柔机器人样机制作 |
| 4.2.1 硅胶气囊单元制作 |
| 4.2.2 刚柔机械臂样机制作 |
| 4.2.3 推进机器人样机制作 |
| 4.3 刚柔机器人运动分析 |
| 4.3.1 刚柔机械臂的运动分析 |
| 4.3.2 螺旋推进运动分析 |
| 4.4 刚柔机器人气动系统硬件设计 |
| 4.5 刚柔机器人气动系统软件设计 |
| 4.5.1 上位机软件设计 |
| 4.5.2 下位机程序设置 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 样机实验验证与结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 FBG传感器实验及结果分析 |
| 5.2.1 FBG传感器弯曲实验 |
| 5.2.2 FBG传感器扭转实验 |
| 5.2.3 FBG传感器温度消除实验 |
| 5.3 刚柔机械臂实验及结果分析 |
| 5.3.1 SMP骨架温度转变实验 |
| 5.3.2 单根硅胶气囊单元弯曲与扭转实验 |
| 5.3.3 刚柔机械臂静态驱动实验 |
| 5.3.4 刚柔机械臂端点轨迹分析实验 |
| 5.3.5 刚柔机械臂特性评价实验 |
| 5.4 刚柔推进机器人实验及结果分析 |
| 5.4.1 刚柔推进机器人实验平台搭建 |
| 5.4.2 刚柔推进机器人静态螺旋变形实验 |
| 5.4.3 刚柔机器人螺旋推进评价实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后期展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（6）分布式光纤传感与信息处理技术的研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 分布式光纤传感技术的研究意义 |
| 1.2.1 分布式温度传感器 |
| 1.2.2 分布式应力传感器 |
| 1.2.3 分布式振动传感器 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 基于光纤后向散射的全分布式光纤传感技术 |
| 1.3.2 长距离干涉传感技术 |
| 1.3.3 基于光纤干涉仪的准分布式光纤传感技术 |
| 1.3.4 基于FBG 的准分布式光纤传感技术 |
| 1.4 分布式光纤传感技术的发展方向 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 2 长程马赫－泽德干涉型分布式振动传感技术的理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究内容 |
| 2.3 传感原理研究 |
| 2.3.1 传感光纤的光弹效应 |
| 2.3.2 马赫－泽德干涉仪的工作原理 |
| 2.3.3 长程马赫－泽德干涉结构的干涉可见度 |
| 2.3.4 长程马赫－泽德干涉仪的噪声分析 |
| 2.4 信号解调原理 |
| 2.4.1 基于对称3×3 光纤耦合器的信号解调方案 |
| 2.4.2 基于对称3×3 光纤耦合器的信号解调方案的实现 |
| 2.4.3 基于对称3×3 光纤耦合器的信号解调方案的缺点 |
| 2.4.4 非对称3×3 光纤耦合器的改进型信号解调方案 |
| 2.5 分布式传感信号定位原理 |
| 2.5.1 直流光环路定位原理 |
| 2.5.2 时间差测量方法 |
| 2.5.3 多点振动定位原理 |
| 2.6 主要创新点 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 长程马赫－泽德干涉型分布式振动传感器的实验与应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 研究内容 |
| 3.3 直线型MZI 结构的分布式振动传感系统 |
| 3.3.1 系统结构及工作原理 |
| 3.3.2 实验研究 |
| 3.3.3 局限性 |
| 3.4 环型MZI 结构的分布式振动传感系统 |
| 3.4.1 系统结构及工作原理 |
| 3.4.2 实验研究 |
| 3.5 分布式光纤围栏周边警戒系统 |
| 3.6 光纤增敏研究 |
| 3.6.1 传感光纤的灵敏度研究 |
| 3.6.2 特殊涂覆层光纤 |
| 3.6.3 双芯光纤 |
| 3.6.4 聚合物封装 |
| 3.6.5 光纤铺设方式 |
| 3.7 事件识别依据 |
| 3.7.1 光缆事件特点 |
| 3.7.2 事件识别建模 |
| 3.8 主要创新点 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 马赫－泽德干涉型光纤传感器的灵敏度优化方法 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 研究内容 |
| 4.3 优化结构设计及理论研究 |
| 4.4 数值模拟及讨论 |
| 4.4.1 无源环路反馈 |
| 4.4.2 有源环路反馈 |
| 4.5 主要创新点 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 光纤布拉格光栅的分析、设计及制作方法研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 研究内容 |
| 5.3 光纤布拉格光栅的设计理论 |
| 5.3.1 光纤布拉格光栅光学特性的分析方法 |
| 5.3.2 光纤布拉格光栅光学特性的数值模拟和设计 |
| 5.3.3 光纤布拉格光栅的制作 |
| 5.4 主要创新点 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 弱布拉格反射周期结构光纤理论及分布式传感应用研究 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 研究内容 |
| 6.3 弱布拉格反射周期结构光纤的设计理论 |
| 6.4 弱布拉格反射周期结构智能光纤的在线制备工艺 |
| 6.4.1 弱布拉格反射周期结构的在线制备技术 |
| 6.4.2 全同弱布拉格反射周期结构的连续在线写入技术 |
| 6.5 “光波长时域反射”技术 |
| 6.6 分布式传感应用研究 |
| 6.7 实验结果及讨论 |
| 6.7.1 实验条件 |
| 6.7.2 实验结果及讨论 |
| 6.8 主要创新点 |
| 6.9 本章小结 |
| 7 基于多信道参考光栅的多点温度异常报警传感器 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 研究内容 |
| 7.3 设计思想 |
| 7.4 实现方案 |
| 7.5 改进方案 |
| 7.6 实验研究 |
| 7.6.1 多信道参考光栅制作 |
| 7.6.2 多波长脉冲激光器 |
| 7.6.3 传感光栅制作 |
| 7.6.4 传感器测量范围和测量误差的理论分析 |
| 7.6.5 实验结果和讨论 |
| 7.7 系统特点和性能优化 |
| 7.8 主要创新点 |
| 7.9 本章小结 |
| 8 基于光波时延调制的光纤传感器 |
| 8.1 研究背景 |
| 8.2 研究内容 |
| 8.3 设计思想 |
| 8.4 工作原理 |
| 8.5 数值模拟结果及讨论 |
| 8.6 实验结果及讨论 |
| 8.7 性能优化 |
| 8.8 准分布式光纤传感中的应用 |
| 8.9 主要创新点 |
| 8.10 本章小结 |
| 9 全文总结 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录 |
| 附录2 攻读博士学位期间获批和申请专利 |
（7）工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤光栅技术的发展概况 |
| 1.1.1 光纤光栅技术原理及优点 |
| 1.1.2 光纤光栅技术发展历程和趋势 |
| 1.2 光纤光栅的分类及其应用 |
| 1.2.1 光纤光栅分类 |
| 1.2.2 光纤光栅应用 |
| 1.3 光纤光栅传感技术特点和理论发展 |
| 1.3.1 光纤光栅传感技术特点 |
| 1.3.2 光纤光栅传感器理论的最新进展 |
| 1.4 本论文研究的主要内容 |
| 1.5 本文的创新点 |
| 第二章 光纤光栅理论分析及模拟 |
| 2.1光 光纤光栅理论分析方法 |
| 2.1.1 光纤光栅的共振波长 |
| 2.1.2 光纤光栅的耦合模分析方法 |
| 2.1.3 传输矩阵法 |
| 2.1.4 傅氏变换法 |
| 2.2 光纤光栅典型光谱分析 |
| 2.2.1 均匀光纤光栅 |
| 2.2.2 长周期光纤光栅 |
| 2.2.3 啁啾光纤光栅 |
| 2.2.4 Tapered 光纤光栅 |
| 2.2.5 Morié光纤光栅 |
| 2.2.6 Blazed 光纤光栅 |
| 2.2.7 相移光栅 |
| 2.2.8 超结构光栅 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 光纤光栅制作技术研究 |
| 3.1 光纤的预处理技术研究 |
| 3.1.1 光纤的光敏性和载氢技术 |
| 3.1.2 涂敷层与包层处理技术 |
| 3.2光 光纤光栅写入技术 |
| 3.2.1 典型的光纤光栅写制方法 |
| 3.2.2 组合写入法 |
| 3.2.3 光纤光栅工业化生产工艺的研究 |
| 3.3光 光纤光栅波长控制技术研究 |
| 3.3.1 光纤光栅波长的温度补偿技术 |
| 3.3.2 光纤光栅中心波长的永久性改变 |
| 3.3.3 光纤光栅的波长调谐技术 |
| 3.4 光纤光栅的切趾技术研究 |
| 3.4.1 光纤光栅切趾方法 |
| 3.4.2 光纤光栅切趾应用 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 工程化光纤光栅传感器的研究 |
| 4.1 光纤光栅传感原理概述 |
| 4.1.1 光纤光栅传感基本原理 |
| 4.1.2 光纤布拉格光栅的温度传感原理 |
| 4.1.3 光纤布拉格光栅的应变传感原理 |
| 4.2 工程化光纤光栅传感器的设计 |
| 4.2.1 工程监测对光纤光栅传感器要求 |
| 4.2.2 工程化光纤光栅传感器件设计思路 |
| 4.3 工程化光纤光栅传感器的制作 |
| 4.3.1 工程化光纤光栅钢筋计的制作 |
| 4.3.2 工程化光纤光栅埋入式应变传感器的制作 |
| 4.3.3 工程化光纤光栅温度传感器的制作 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 工程化光纤光栅传感解调仪研究 |
| 5.1光 光纤光栅传感解调技术介绍 |
| 5.1.1 非平衡 M-Z 干涉仪解调法 |
| 5.1.2 可调谐 F-P 滤波器解调法 |
| 5.1.3 光纤环镜干涉解调法 |
| 5.1.4 匹配 FBG 滤波解调法 |
| 5.1.5 可调谐激光器解调技术 |
| 5.2 工程化光纤光栅传感解调的要求 |
| 5.3 工程化光纤光栅解调仪设计思路 |
| 5.3.1 工程化光纤光栅解调仪原理图 |
| 5.3.2 原理说明 |
| 5.3.3 模块分解 |
| 5.3.4 软件流程 |
| 5.4 光纤光栅解调仪实例 |
| 5.4.1 FONA-2010 光纤光栅网络分析仪 |
| 5.4.2 FONA-5064 光纤光栅网络分析仪 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 光纤光栅传感系统工程化应用研究 |
| 6.1 光纤光栅传感工程化应用简介 |
| 6.1.1 光纤光栅在民用结构中的应用 |
| 6.1.2 光纤光栅在航空航天业中的应用 |
| 6.1.3 光纤光栅在船舶航运业中的应用 |
| 6.1.4 光纤光栅在电力工业中的应用 |
| 6.1.5 光纤光栅在其他领域的应用 |
| 6.2 光纤光栅传感在PC桥梁施工监测中的应用 |
| 6.2.1 PC 桥梁移动模架施工监测研究 |
| 6.2.2 南京长江三桥南引桥移动模架法施工FBG 监测研究 |
| 6.3 其他应用实例 |
| 6.3.1 光纤光栅传感技术在江阴长江公路大桥的健康监测 |
| 6.3.2 光纤光栅传感技术在中关村金融中心的应用 |
| 6.3.3 光纤光栅传感技术在白泥井隧道的应用 |
| 6.3.4 光纤光栅传感技术在黄岛油库油罐消防安全监测中的应用 |
| 6.4 小结 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间完成的论文 |
| 致谢 |
（8）布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光纤光栅技术 |
| 1.2 国内外的研究进展 |
| 1.2.1 光纤光敏性与光栅制作技术 |
| 1.2.2 光纤光栅的分类及其应用 |
| 1.2.3 光纤布拉格光栅的传感研究 |
| 1.2.4 长周期光纤光栅的应用研究 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 光纤光栅的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光纤光栅的耦合模理论 |
| 2.3 傅立叶变换与传输矩阵分析法 |
| 参考文献 |
| 第三章 光纤光栅的制作技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 均匀周期布拉格光栅的制作 |
| 3.3 长周期光纤光栅的制作 |
| 3.4 特种光纤光栅的研究 |
| 3.5 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 光纤光栅滤波法传感检测技术的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 掺铒光纤超荧光宽带光源的研制 |
| 4.3 光纤光栅传感器调谐滤波检测技术 |
| 4.3.1 滤波检测的理论分析 |
| 4.3.2 检测技术的实验研究 |
| 4.3.3 可调谐光源检测技术的理论分析 |
| 4.4 基于滤波技术的复用传感研究 |
| 4.5 长周期光栅滤波的光纤光栅传感器 |
| 4.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 光纤光栅的压力和温度传感特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光纤光栅的压力和温度增敏研究 |
| 5.2.1 光纤光栅玻登管压力增敏 |
| 5.2.2 光纤光栅聚合物封装压力增敏 |
| 5.3 光纤光栅的温度交叉敏感问题 |
| 5.4 光纤光栅的压力与温度同时测量技术 |
| 5.4.1 利用光纤光栅对实现压温同时测量 |
| 5.4.2 单个光纤光栅的压温同时测量研究 |
| 5.5 光纤光栅的振动传感研究 |
| 5.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 长周期光纤光栅的特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 长周期光栅的温度和应力特性研究 |
| 6.3 长周期光栅强度型传感研究 |
| 6.4 长周期光栅的折射率特性研究 |
| 6.4.1 长周期光栅的折射率敏感特性 |
| 6.4.2 长周期光栅的折射率增敏研究 |
| 6.5 长周期光栅的弯曲特性研究 |
| 6.6 小结 |
| 参考文献 |
| 总结与展望 |
| 攻读博士学位期间的论文和成果 |
| 致谢 |
（9）纤维集成SPR传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 SPR传感器概述 |
| 1.1.1 引言 |
| 1.1.2 SPR传感器发展历程 |
| 1.1.3 光纤SPR传感器进展与分类 |
| 1.2 SPR传感器研究现状 |
| 1.2.1 SPR传感器国外研究现状 |
| 1.2.2 SPR传感器国内研究现状 |
| 1.2.3 SPR传感器多通道技术研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 SPR传感器仿真与参数优化 |
| 2.1 光波的基本性质 |
| 2.1.1 光波的传播 |
| 2.1.2 光波的偏振态 |
| 2.1.3 光波的反射和折射 |
| 2.2 SPR传感理论基础 |
| 2.2.1 消逝波 |
| 2.2.2 金属复数折射率 |
| 2.2.3 金属中的等离子体振荡 |
| 2.3 SPR产生条件与仿真 |
| 2.3.1 SPR产生条件 |
| 2.3.2 SPR仿真 |
| 2.4 镀膜研究与膜厚优化 |
| 2.4.1 等离子溅射仪成膜质量研究 |
| 2.4.2 改进空间SPR系统与膜厚优化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光纤SPR灵敏度与动态范围调节技术研究 |
| 3.1 多模光纤SPR探针性能研究 |
| 3.1.1 传统SPR传感探针制备 |
| 3.1.2 实验装置搭建 |
| 3.1.3 实验结果与数据处理方法 |
| 3.1.4 多模光纤SPR探针灵敏度提升研究 |
| 3.2 单模光纤锥角结构SPR探针验证实验 |
| 3.2.1 探针制备 |
| 3.2.2 探针仿真计算 |
| 3.2.3 实验测试 |
| 3.3 基于错芯焊接技术的单模锥角结构SPR探针研究 |
| 3.3.1 探针结构与原理 |
| 3.3.2 实验与结果 |
| 3.3.3 讨论 |
| 3.4 反射式双芯光纤SPR探针研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 光纤SPR波分复用技术研究 |
| 4.1 基于偏芯光纤的分布式多通道SPR传感器(透射式) |
| 4.1.1 探针结构与制造 |
| 4.1.2 分布式探针实验结果 |
| 4.1.3 讨论 |
| 4.1.4 结论 |
| 4.2 多芯光纤反射分布式多通道SPR传感器研究(反射式) |
| 4.2.1 原理与双芯光纤DT探针研究 |
| 4.2.2 锥形反射分布式探针研究 |
| 4.2.3 结论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 光纤SPR时分复用技术研究 |
| 5.1 透射式多芯光纤SPR时分复用技术研究 |
| 5.1.1 多芯光纤SPR时分复用优势 |
| 5.1.2 双芯光纤双通道SPR时分复用实验 |
| 5.1.3 四芯光纤四通道SPR时分复用实验 |
| 5.2 反射式七芯光纤SPR时分复用技术研究 |
| 5.2.1 多芯光纤反射式时分复用技术多通道SPR探针优势 |
| 5.2.2 探针结构与制作 |
| 5.2.3 仿真与光路切换方式 |
| 5.2.4 实验与讨论 |
| 5.2.5 结论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 光纤SPR混合技术多通道应用研究 |
| 6.1 多芯光纤波分复用与时分复用结合技术研究 |
| 6.1.1 SPR时分波分复用结合技术 |
| 6.1.2 探针结构与制作 |
| 6.1.3 实验与结果 |
| 6.1.4 讨论与结论 |
| 6.2 时分复用与传统结构结合技术研究 |
| 6.3 简单的两级动态范围连续可调多通道技术研究 |
| 6.3.1 光纤分布式SPR难点与解决方案 |
| 6.3.2 金膜厚度、研磨角动态范围影响研究 |
| 6.3.3 分布式探针结构与制作 |
| 6.3.4 实验结果与结论 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于ARM的光纤光栅高压电缆温度监控系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高压电缆在线温度监控的研究现状 |
| 1.2.1 感温电缆温度监测系统 |
| 1.2.2 热敏电阻温度检测系统 |
| 1.2.3 红外温度检测系统 |
| 1.2.4 光纤分布式温度监测系统 |
| 1.3 光纤光栅的发展动态及研究意义 |
| 1.3.1 国内外的发展概况 |
| 1.3.2 分布式光纤光栅的传感技术 |
| 1.3.3 光纤光栅传感技术的独特优势 |
| 1.4 本文的主要研究内容及结构 |
| 第2章 高压电缆温度场分析光纤光栅传感原理 |
| 2.1 电缆的种类和结构 |
| 2.1.1 绝缘材料及其温升特性与损坏机理 |
| 2.1.2 地下电缆的铺设形式 |
| 2.2 高压电缆的温度场模型建立与分析 |
| 2.2.1 温度场的数值计算 |
| 2.2.2 电缆温度场理论分析 |
| 2.3 光纤光栅的传感理论和基本结构 |
| 2.3.1 耦合模理论 |
| 2.3.2 光栅的基本结构和光学性质 |
| 2.3.3 温度对Bragg 波长的影响 |
| 2.3.4 应力对Bragg 波长的影响 |
| 2.3.5 光纤光栅的交叉敏感特性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 分布式光纤光栅传感器的解调技术 |
| 3.1 单光纤光栅传感信号的解调技术 |
| 3.1.1 光谱仪解调法 |
| 3.1.2 非平衡M-Z 干涉仪解调法 |
| 3.1.3 边缘滤波法 |
| 3.1.4 匹配光纤光栅滤波法 |
| 3.2 多光纤光栅分布式传感信号的解调技术 |
| 3.2.1 可调窄带光源检测法 |
| 3.2.2 连续波调频技术 |
| 3.2.3 可调制激光器解调系统 |
| 3.2.4 可调制光纤 Fabry-Perot 滤波器解调法 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 系统设计 |
| 4.1 系统方案设计 |
| 4.2 系统光路部分设计 |
| 4.2.1 宽带光源的选择 |
| 4.2.2 可调FFP-TF 滤波器的选择 |
| 4.2.3 光电探测器的选择 |
| 4.3 系统硬件电路设计 |
| 4.3.1 嵌入式系统简介 |
| 4.3.2 光电转换模块 |
| 4.3.3 可调谐法布里-珀罗腔控制器的设计 |
| 4.3.4 数据采集与处理模块 |
| 4.3.5 系统噪声分析 |
| 4.4 系统软件设计 |
| 4.4.1 光纤光栅波长解调算法 |
| 4.4.2 数据传输串口及通讯算法 |
| 4.4.3 上位机监控软件的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验结果与数据分析 |
| 5.1 实验方案的系统组成 |
| 5.2 光栅温度标定与波长解调实验 |
| 5.3 系统精度与稳定性实验分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、A Practical Detection System of Multiplexed Wavelength Fiber Bragg Gratings（论文参考文献）
- [1]特殊环境下光纤光栅传感技术与高速解调方法研究[D]. 王进. 天津大学, 2019
- [2]基于光纤传感的航天器结构在轨状态监测技术研究[D]. 申景诗. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [3]用于大坝安全监测的光纤Bragg光栅传感技术研究[D]. 茶映鹏. 南昌大学, 2019(04)
- [4]基于光纤光栅的管道压力非侵入式检测方法研究[D]. 许超宇. 中国石油大学(华东), 2018(07)
- [5]基于螺旋气囊的刚柔机器人设计与光纤光栅传感研究[D]. 魏俊波. 天津大学, 2018(04)
- [6]分布式光纤传感与信息处理技术的研究及应用[D]. 孙琪真. 华中科技大学, 2008(12)
- [7]工程化光纤光栅传感系统的设计与应用研究[D]. 杨亦飞. 南开大学, 2005(02)
- [8]布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究[D]. 刘云启. 南开大学, 2000(12)
- [9]纤维集成SPR传感器研究[D]. 魏勇. 哈尔滨工程大学, 2016(12)
- [10]基于ARM的光纤光栅高压电缆温度监控系统的研究[D]. 苏玉玲. 燕山大学, 2010(02)